學(xué)習(xí)Go語(yǔ)言，就不得不學(xué)習(xí)協(xié)程(Goroutines)和信道(Channels)，正是因?yàn)橛辛藚f(xié)程和信道的機(jī)制，才使得Go語(yǔ)言對(duì)高并發(fā)的天然支持，下面就讓我們對(duì)協(xié)程和信道的使用一探究竟吧！

協(xié)程(Goroutines)

1. 什么是協(xié)程

Goroutines are functions or methods that run concurrently with other functions or methods. Goroutines can be thought of as light weight threads. The cost of creating a Goroutine is tiny when compared to a thread. Hence its common for Go applications to have thousands of Goroutines running concurrently.

從協(xié)程的概念中我們可以看出協(xié)程是一種函數(shù)或者一種方法，它們可以并發(fā)的運(yùn)行。協(xié)程可以被看作是輕量級(jí)的線(xiàn)程，但是與線(xiàn)程相比，創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程的成本很低，因此在Go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的應(yīng)用中，經(jīng)常可以看到成千上萬(wàn)的協(xié)程并發(fā)執(zhí)行。

2. 如何使用協(xié)程

協(xié)程的使用十分簡(jiǎn)單，只需要在調(diào)用函數(shù)或者方法時(shí)，在前面加上關(guān)鍵字go，就啟動(dòng)了一個(gè)新的Go協(xié)程(注意：主函數(shù)無(wú)需加關(guān)鍵字go，它默認(rèn)運(yùn)行在一個(gè)Go協(xié)程上，被稱(chēng)為Go主協(xié)程Main Goroutine)，下面我們就通過(guò)示例演示如何創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程：

package main

import (
    "fmt"
)

func hello() {
    fmt.Println("this is hello function")
}
func main() {
    go hello()
    fmt.Println("this is main function")
}

上述代碼中，我們?cè)谡{(diào)用hello()函數(shù)時(shí)，對(duì)其加了go關(guān)鍵字，因此就創(chuàng)建了一個(gè)協(xié)程，是不是超級(jí)簡(jiǎn)單啊！是的，就是這么簡(jiǎn)單，但是當(dāng)你運(yùn)行程序之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)代碼只輸出了"this is main function"，這是為什么呢？

這是因?yàn)镚o語(yǔ)言的協(xié)程有兩個(gè)重要的性質(zhì)：

• 啟動(dòng)一個(gè)新的協(xié)程時(shí)，協(xié)程的調(diào)用會(huì)立即返回。與函數(shù)不同，程序控制不會(huì)去等待 Go 協(xié)程執(zhí)行完畢。在調(diào)用 Go 協(xié)程之后，程序控制會(huì)立即返回到代碼的下一行，忽略該協(xié)程的任何返回值。
• 如果希望運(yùn)行其他 Go 協(xié)程，Go 主協(xié)程必須繼續(xù)運(yùn)行著。如果 Go 主協(xié)程終止，則程序終止，于是其他 Go 協(xié)程也不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

這時(shí)你就會(huì)想，那么怎樣才能等待協(xié)程執(zhí)行完畢呢，各位大佬別急，下面就該輪到信道登場(chǎng)了。所以，拋開(kāi)信道談協(xié)程，就像是拋開(kāi)現(xiàn)實(shí)談理想，缺少腳踏實(shí)地做支撐，終究是竹籃打水一場(chǎng)空。

信道(Channels)

1. 什么是信道

Channels can be thought as pipes using which Goroutines communicate. Similar to how water flows from one end to another in a pipe, data can be sent from one end and received from the another end using channels.

信道可以看作是協(xié)程之間通信的管道，就好像管道中的水可以從一頭流動(dòng)到另一頭一樣，通過(guò)信道，數(shù)據(jù)也可以從一端發(fā)送，從另一端接收。

2. 信道使用的注意點(diǎn)

• 類(lèi)型：所有信道都關(guān)聯(lián)了一個(gè)類(lèi)型。信道只能運(yùn)輸這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，而運(yùn)輸其他類(lèi)型的數(shù)據(jù)都是非法的；
• 定義：需要像對(duì) map 和切片所做的那樣，用 make 來(lái)定義信道；
• 零值：信道的零值為 nil；
• 發(fā)送和接收：信道旁的箭頭方向指定了是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)，如果箭頭指向信道，則是把數(shù)據(jù)寫(xiě)入信道，反之則為從信道讀取數(shù)據(jù)；
• 阻塞：信道的發(fā)送與接收默認(rèn)是阻塞的，即當(dāng)把數(shù)據(jù)發(fā)送到信道時(shí)，程序控制會(huì)在發(fā)送數(shù)據(jù)的語(yǔ)句處發(fā)生阻塞，直到有其它Go協(xié)程從信道讀取到數(shù)據(jù)，才會(huì)解除阻塞。與此類(lèi)似，當(dāng)讀取信道的數(shù)據(jù)時(shí)，如果沒(méi)有其它的協(xié)程把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到這個(gè)信道，那么讀取過(guò)程就會(huì)一直阻塞著；
• 單向信道：我們可以通過(guò)箭頭的指向來(lái)創(chuàng)建單向信道，這種信道只能發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)。一個(gè)雙向信道可以轉(zhuǎn)換成唯送信道(Send Only)或者唯收信道(Receive Only)，但是反過(guò)來(lái)不行；
• 死鎖：(對(duì)于雙向信道)當(dāng)Go協(xié)程給一個(gè)信道發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要有其他Go協(xié)程來(lái)接收數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有的話(huà)，程序就會(huì)在運(yùn)行時(shí)觸發(fā)panic，形成死鎖。同理，當(dāng)有Go協(xié)程等著從一個(gè)信道接收數(shù)據(jù)時(shí)，必須要有其他的 Go協(xié)程向該信道寫(xiě)入數(shù)據(jù)，要不然程序就會(huì)觸發(fā) panic；
• 關(guān)閉信道：使用close關(guān)閉信道；
• 遍歷信道：可以使用for  range來(lái)遍歷信道；
• 緩沖信道：在用make函數(shù)創(chuàng)建信道時(shí)，我們可以傳遞一個(gè)參數(shù)來(lái)指定緩沖的大小，如ch := make(chan type, capacity)，默認(rèn)不填的情況下capacity的值為0，也就是所謂的無(wú)緩沖信道。對(duì)于緩沖信道，只在緩沖已滿(mǎn)的情況，才會(huì)阻塞向緩沖信道（Buffered Channel）發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣，只有在緩沖為空的時(shí)候，才會(huì)阻塞從緩沖信道接收數(shù)據(jù)。

3. 信道的使用示例：

package main

import (  
    "fmt"
    "time"
)

func write(ch chan int) {  
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
        fmt.Println("successfully wrote", i, "to ch")
    }
    close(ch)
}
func main() {  
    ch := make(chan int, 2)
    go write(ch)
    time.Sleep(2 * time.Second)
    for v := range ch {
        fmt.Println("read value", v,"from ch")
        time.Sleep(2 * time.Second)

    }
}

上面的代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)容量為2的緩沖信道，并將其作為參數(shù)傳給了write協(xié)程。write 協(xié)程有一個(gè) for 循環(huán)，依次向信道 ch 寫(xiě)入 0～4。而緩沖信道的容量為 2，因此 write 協(xié)程里立即會(huì)向 ch 寫(xiě)入 0 和 1，接下來(lái)發(fā)生阻塞，直到 ch 內(nèi)的值被讀取。

主協(xié)程在休眠了兩秒后，使用 for range 循環(huán)讀取信道ch的值并打印，打印完之后又休眠兩秒。該過(guò)程會(huì)一直進(jìn)行，直到信道讀取完所有的值，并在 write 協(xié)程中關(guān)閉信道。最終代碼執(zhí)行輸出如下：

successfully wrote 0 to ch
successfully wrote 1 to ch
read value 0 from ch
successfully wrote 2 to ch
read value 1 from ch
successfully wrote 3 to ch
read value 2 from ch
successfully wrote 4 to ch
read value 3 from ch
read value 4 from ch

這就是Go語(yǔ)言協(xié)程和信道的簡(jiǎn)單使用方法，后面的文章中我們會(huì)學(xué)習(xí)它們的一些更加復(fù)雜的用法。