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一招教你无阻塞读写Golang channel

简介:

无论是无缓冲通道,还是有缓冲通道,都存在阻塞的情况,教你一招再也不遇到channel阻塞的问题。

这篇文章会介绍,哪些情况会存在阻塞,以及如何使用select解决阻塞。

阻塞场景
阻塞场景共4个,有缓存和无缓冲各2个。

无缓冲通道的特点是,发送的数据需要被读取后,发送才会完成,它阻塞场景:

通道中无数据,但执行读通道。

通道中无数据,向通道写数据,但无协程读取。

 1// 场景1
 2func ReadNoDataFromNoBufCh() {
 3    noBufCh := make(chan int)
 4
 5    <-noBufCh
 6    fmt.Println("read from no buffer channel success")
 7
 8    // Output:
 9    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
10}
11
12// 场景2
13func WriteNoBufCh() {
14    ch := make(chan int)
15
16    ch <- 1
17    fmt.Println("write success no block")
18
19    // Output:
20    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
21}

注:示例代码中的Output注释代表函数的执行结果,每一个函数都由于阻塞在通道操作而无法继续向下执行,最后报了死锁错误。

有缓存通道的特点是,有缓存时可以向通道中写入数据后直接返回,缓存中有数据时可以从通道中读到数据直接返回,这时有缓存通道是不会阻塞的,它阻塞的场景是:

通道的缓存无数据,但执行读通道。

通道的缓存已经占满,向通道写数据,但无协程读。

 1// 场景1
 2func ReadNoDataFromBufCh() {
 3    bufCh := make(chan int, 1)
 4
 5    <-bufCh
 6    fmt.Println("read from no buffer channel success")
 7
 8    // Output:
 9    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
10}
11
12// 场景2
13func WriteBufChButFull() {
14    ch := make(chan int, 1)
15    // make ch full
16    ch <- 100
17
18    ch <- 1
19    fmt.Println("write success no block")
20
21    // Output:
22    // fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
23}

使用Select实现无阻塞读写
select是执行选择操作的一个结构,它里面有一组case语句,它会执行其中无阻塞的那一个,如果都阻塞了,那就等待其中一个不阻塞,进而继续执行,它有一个default语句,该语句是永远不会阻塞的,我们可以借助它实现无阻塞的操作。

下面示例代码是使用select修改后的无缓冲通道和有缓冲通道的读写,以下函数可以直接通过main函数调用,其中的Ouput的注释是运行结果,从结果能看出,在通道不可读或者不可写的时候,不再阻塞等待,而是直接返回。

1// 无缓冲通道读
 2func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
 3    bufCh := make(chan int)
 4
 5    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
 6        fmt.Println(err)
 7    } else {
 8        fmt.Printf("read: %d\n", v)
 9    }
10
11    // Output:
12    // channel has no data
13}
14
15// 有缓冲通道读
16func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
17    bufCh := make(chan int, 1)
18
19    if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
20        fmt.Println(err)
21    } else {
22        fmt.Printf("read: %d\n", v)
23    }
24
25    // Output:
26    // channel has no data
27}
28
29// select结构实现通道读
30func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
31    select {
32    case x = <-ch:
33        return x, nil
34    default:
35        return 0, errors.New("channel has no data")
36    }
37}
38
39// 无缓冲通道写
40func WriteNoBufChWithSelect() {
41    ch := make(chan int)
42    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
43        fmt.Println(err)
44    } else {
45        fmt.Println("write success")
46    }
47
48    // Output:
49    // channel blocked, can not write
50}
51
52// 有缓冲通道写
53func WriteBufChButFullWithSelect() {
54    ch := make(chan int, 1)
55    // make ch full
56    ch <- 100
57    if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
58        fmt.Println(err)
59    } else {
60        fmt.Println("write success")
61    }
62
63    // Output:
64    // channel blocked, can not write
65}
66
67// select结构实现通道写
68func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
69    select {
70    case ch <- 1:
71        return nil
72    default:
73        return errors.New("channel blocked, can not write")
74    }

使用Select+超时改善无阻塞读写
使用default实现的无阻塞通道阻塞有一个缺陷:当通道不可读或写的时候,会即可返回。实际场景,更多的需求是,我们希望,尝试读一会数据,或者尝试写一会数据,如果实在没法读写,再返回,程序继续做其它的事情。

使用定时器替代default可以解决这个问题。比如,我给通道读写数据的容忍时间是500ms,如果依然无法读写,就即刻返回,修改一下会是这样:

 1func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
 2    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)
 3
 4    select {
 5    case x = <-ch:
 6        return x, nil
 7    case <-timeout.C:
 8        return 0, errors.New("read time out")
 9    }
10}
11
12func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
13    timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)
14
15    select {
16    case ch <- 1:
17        return nil
18    case <-timeout.C:
19        return errors.New("write time out")
20    }
21}

结果就会变成超时返回:

1read time out
2write time out
3read time out
4write time out

原文发布时间为:2018-12-7
本文作者:Golang语言社区
本文来自云栖社区合作伙伴“ Golang语言社区”,了解相关信息可以关注“Golangweb”微信公众号

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