golang channel 的众多应用场景123
我们知道 go 中有个很重要的数据结构叫做 channel-通道，通过其特性，我们可以完成很多功能，自然就对应到很多应用场景了。
1.应用场景
channel 的一些应用场景包括不限于下面的这些：
- 1.
同步，用来在多个协程之间的同步操作，如同一时间，只能有一个协程工作，其他协程只能等待，这里也可以对应到同步互斥的场景 - 2.
数据传递，可通过 channel 在多个协程间进行数据传递，比如在 生产者-消费者 模式中使用，生产者向 channel 发送数据，消费者从 channel 中消费数据，也就涉及到对 channel 写-读 操作 - 3.
管道，channel 作为管道，可将数据从一处转移到其他处，在数据流中常见 - 4.
缓冲，在有缓存的 channel 中发送数据，没有读取的情况下，就可以将数据缓存起来，有助于缓解读者压力 - 5.
信号通知，通过 channel 的读写完成信号通知 - 6.
范围迭代，通过for val := range chan的操作，当遇到 channel 关闭的时候就会退出迭代，从而完成 channel 数据所有接收 - 7.
并发控制，通过 channel 的有缓存类型，限制一定的并发数量，不至于无限制并发消耗系统资源 - 8.
定时器，有很多标准库的结构体都带有 channel 功能，比如 time.Timer，就是一个定时器，通过定时器定期执行某些任务
以上是涉及到 channel 一些应用场景，以下是应用场景的一些实现，见下面的代码示例。
2.应用场景示例
2.1 并发控制
package main
import (
"fmt"
"time"
)
// 通过限制 limit 的缓存数量，决定并发时有多少协程在并行运行
var limit = make(chan struct{}, 3)
/**
Time: 2024-07-13T11:44:01.9047944+08:00, Goroutine: 0 exec i : 0, v: 1
Time: 2024-07-13T11:44:01.9047944+08:00, Goroutine: 11 exec i : 11, v: 12
Time: 2024-07-13T11:44:01.9047944+08:00, Goroutine: 4 exec i : 4, v: 5
Time: 2024-07-13T11:44:02.9200384+08:00, Goroutine: 8 exec i : 8, v: 9
Time: 2024-07-13T11:44:02.9200384+08:00, Goroutine: 9 exec i : 9, v: 10
Time: 2024-07-13T11:44:02.9201398+08:00, Goroutine: 10 exec i : 10, v: 11
Time: 2024-07-13T11:44:03.9207458+08:00, Goroutine: 5 exec i : 5, v: 6
Time: 2024-07-13T11:44:03.9207458+08:00, Goroutine: 1 exec i : 1, v: 2
Time: 2024-07-13T11:44:03.9207458+08:00, Goroutine: 2 exec i : 2, v: 3
Time: 2024-07-13T11:44:04.9240989+08:00, Goroutine: 6 exec i : 6, v: 7
Time: 2024-07-13T11:44:04.9243366+08:00, Goroutine: 3 exec i : 3, v: 4
Time: 2024-07-13T11:44:04.9243366+08:00, Goroutine: 7 exec i : 7, v: 8
Time: 2024-07-13T11:44:07+08:00, 主线程退出！
*/
func main() {
tasks := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9, 10, 11, 12}
for i, v := range tasks {
// 每个task开启一个协程
go func(i, v int) {
// 通过chan控制并发
limit <- struct{}{}
// 具体的任务执行
fmt.Printf("Time: %v, Goroutine: %v exec i : %d, v: %v\n", time.Now().Format(time.RFC3339Nano), i, i, v)
time.Sleep(time.Second)
<- limit
}(i, v)
}
time.Sleep(6 * time.Second)
fmt.Printf("Time: %v, 主线程退出！", time.Now().Format(time.RFC3339))
}
2.2 管道 | 范围迭代 | 数据传输
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"time"
)
func main() {
numCh := make(chan int)
for i := 0; i < 5; i++ {
go sender(numCh)
}
for val := range numCh {
fmt.Println("Main recv val: ", val)
time.Sleep(time.Second*2)
}
fmt.Println("Data transform model Done.")
}
func sender(num chan int) {
randomNum := rand.Intn(100)
num <- randomNum
fmt.Println("Send val to chan:", randomNum)
time.Sleep(time.Second)
}
2.3 数据传递 -> 生产者-消费者模型
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
/*
result:
...
生产者持续发送消息：59
消费者持续接收消息：59
生产者持续发送消息：53
生产者关闭通道channel.
消费者持续接收消息：53
消费者接收完成.
本次生产者-消费者模型结束.
*/
func main() {
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(2)
numCh := make(chan int, 1)
go producer(numCh, &wg)
go consumer(numCh, &wg)
wg.Wait()
fmt.Println("本次生产者-消费者模型结束.")
}
func producer(num chan int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
count := 0
for count < 1 {
for i := 0; i < 3; i++ {
randomNum := rand.Intn(100)
num <- randomNum
fmt.Printf("生产者持续发送消息：%d\n", randomNum)
}
time.Sleep(time.Second)
count++
}
close(num)
fmt.Println("生产者关闭通道channel.")
}
func consumer(num chan int, wg *sync.WaitGroup) {
defer wg.Done()
for val := range num {
fmt.Printf("消费者持续接收消息：%d\n", val)
time.Sleep(time.Second)
}
fmt.Println("消费者接收完成.")
}
2.4 互斥同步
package main
import (
"fmt"
"time"
)
func main() {
mu := NewMutexLock()
ok := mu.tryLock()
fmt.Printf("locked v %v\n", ok) // true
ok = mu.tryLock()
fmt.Printf("locked v %v\n", ok) // false，需要等待持锁方释放后才能再获取锁
}
type mutex struct {
ch chan struct{}
}
func NewMutexLock() *mutex {
// 定义 1 个 cap 的互斥锁，拿到数据读取到数据就是拿到锁，发送成功数据就是解锁
mu := &mutex{ch: make(chan struct{}, 1)}
mu.ch <- struct{}{}
return mu
}
// 读取到数据就是锁定状态
func (m *mutex) lock() {
<- m.ch
}
// 写入数据就是解锁状态
func (m *mutex) unlock() {
select {
case m.ch <- struct{}{}:
default:
panic("unlock of unlocked mutex")
}
}
func (m *mutex) tryLock() bool {
select {
case <- m.ch:
return true
default:
}
return false
}
// 锁超时
func (m *mutex) lockTimeout(timeout time.Duration) bool {
timer := time.NewTimer(timeout)
select {
case <- m.ch:
timer.Stop()
return true
case <- timer.C:
}
return false
}
func (m *mutex) isLocked() bool {
return len(m.ch) == 0
}
2.5 信号通知
package main
import (
"fmt"
"os"
"os/signal"
"syscall"
"time"
)
/*
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
超时了，不等cleanup了。
优雅退出。
*/
func main() {
var (
closing = make(chan struct{})
closed = make(chan struct{})
)
go func() {
// 模拟业务处理
for {
select {
case <- closing:
return
default: // 只要没有打断程序运行，这里就会一直执行下去，直到收到打断信号
fmt.Println("处理业务中...")
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
}
}
}()
// 处理 ctrl + c 等中断信号
terminalChan := make(chan os.Signal)
signal.Notify(terminalChan, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM) // 待接收信号写入 terminalChan
<- terminalChan // 收到信号，读取信号
close(closing) // 关闭 closing，发送信号给业务处理 goroutine，让其结束业务
// 因为已经结束业务，这里做一些清理工作
go doCleanup(closed) // 清理结束后，会关闭 closed chan
// 主线程监听 closed 的关闭情况
select {
case <- closed:
case <- time.After(time.Second):
fmt.Println("超时了，不等cleanup了。")
}
fmt.Println("优雅退出。")
}
//
func doCleanup(closed chan struct{}) {
time.Sleep(5 * time.Second) // 模拟实际的清理
close(closed) // 关闭 chan
}
2.6 定时器
package main
import (
"fmt"
"os"
"os/signal"
"syscall"
"time"
)
/*
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
处理业务中...
超时了，不等cleanup了。
优雅退出。
*/
func main() {
var (
closing = make(chan struct{})
closed = make(chan struct{})
)
go func() {
// 模拟业务处理
for {
select {
case <- closing:
return
default: // 只要没有打断程序运行，这里就会一直执行下去，直到收到打断信号
fmt.Println("处理业务中...")
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
}
}
}()
// 处理 ctrl + c 等中断信号
terminalChan := make(chan os.Signal)
signal.Notify(terminalChan, syscall.SIGINT, syscall.SIGTERM) // 待接收信号写入 terminalChan
<- terminalChan // 收到信号，读取信号
close(closing) // 关闭 closing，发送信号给业务处理 goroutine，让其结束业务
// 因为已经结束业务，这里做一些清理工作
go doCleanup(closed) // 清理结束后，会关闭 closed chan
// 主线程监听 closed 的关闭情况
select {
case <- closed:
case <- time.After(time.Second):
fmt.Println("超时了，不等cleanup了。")
}
fmt.Println("优雅退出。")
}
//
func doCleanup(closed chan struct{}) {
time.Sleep(5 * time.Second) // 模拟实际的清理
close(closed) // 关闭 chan
}
