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Go语言中的带缓冲的Channel详解

更新时间：2023-07-14

什么是带缓冲的channel？

Channel是Go语言中实现并发的重要工具，它能够让goroutine之间进行通信并完成同步。带缓冲的Channel即为拥有缓冲区的Channel，整个通道是先进先出的，发送者发送消息时可以放到channel的缓冲区中，接收者可以从缓存区中读取数据。带缓冲的Channel在makeChannel()时指定容量参数就可以实现。 

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 3) // 带缓冲的Channel, 容量为3
    ch <- 1
    ch <- 2
    ch <- 3
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

上述代码中，make函数创建了一个容量为3的Channel，我们通过ch <- 1, ch <- 2, ch <- 3这三个语句往通道中写入了三个数据，此时通道就阻塞了，因为缓冲区已经被写满了。接下来的代码分别从通道中读取三个数据并打印出来。

带缓冲的channel有什么优势？

1. 避免死锁: 对于不带缓冲的Channel, 发送和接收必须同时进行才能继续执行程序，否则就会导致goroutine阻塞，甚至死锁。而带缓冲的Channel能够让发送者发送数据到缓存区中，不需要等待接收方接收数据，这避免了死锁问题。

2. 提高性能: 带缓冲的Channel能够在缓冲区不满的情况下缓存一定数量的数据，从而增加程序的并发性和运行效率。在缓存区被填满之前，发送者可以一直向其中发送数据，这样就避免了发送者与接收者的同步等待问题。

下面的代码展示了一个使用带缓冲的Channel的简单示例： 

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func worker(id int, ch chan int) {
    for {
        fmt.Printf("worker %d received %c\n", id, <-ch)
    }
}

func main() {
    ch := make(chan int, 2) // 带缓冲的Channel, 容量为2
    for i := 0; i < 2; i++ {
        go worker(i, ch)
    }
    for {
        ch <- 'a'
        ch <- 'b'
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

上面的代码中，我们定义了一个worker函数，用于每个goroutine处理接收Channel传递过来的数据。在main函数中，我们创建了一个长度为2的带缓冲的通道ch，并用两个goroutine作为worker。在一个无限循环中，我们发送字母'a'和'b'到ch通道中，两个goroutine将接收这些数据，每次接收时打印出goroutine ID以及接收到的数据。

如何确保带缓冲的channel正确使用？

1. 确定缓存容量: 确保缓存容量足够存放需要处理的数据，如果缓存容量过小，容易因为通道阻塞而导致程序过早退出。

2. 不要关闭未空的channel: 当我们需要关闭通道时，确保它已经被完全清空所有数据。因为关闭一个未空的channel会导致所有尝试向该通道发送或接收数据的goroutine都会因为通道关闭而被迫退出。

下面的代码演示了如何关闭一个通道： 

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 2)
    ch <- 1
    ch <- 2
    close(ch) // 关闭缓冲区, 防止死锁
    for v := range ch { // 不断地从channel中读出数据, 直到channel被关闭
        fmt.Println(v)
    }
}

带缓冲的channel与不带缓冲的channel的区别

不带缓冲的Channel是最基本的，它必须阻塞着等待数据发送和接收，否则就会导致死锁。而带缓冲的Channel则可以暂存一定量的值，使得发送者和接收者的执行相对独立，不会像不带缓冲的Channel那样都阻塞在Chanel上。因此，我们可以使用带缓冲的Channel实现更加高效的并发处理。不过，带缓冲的Channel也会导致性能和内存问题，因此在选择使用时要根据实际情况进行权衡。

下面的代码展示了不带缓冲的Channel和带缓冲的Channel的区别： 

package main

import "fmt"

func main() {
    chNoBuf := make(chan int) // 不带缓冲的Channel
    chBuf := make(chan int, 1) // 带缓冲的Channel, 容量为1
    chNoBuf <- 1 // 无缓冲区写入数据
    chBuf <- 1 // 有缓冲区写入数据
    fmt.Println(<- chNoBuf) // 无缓冲区读数据, 打印出1
    fmt.Println(<- chBuf) // 有缓冲区读数据, 打印出1
}

以上代码中，chNoBuf是一个不带缓冲的通道，我们向它传递了1，然后使用<-chNoBuf从通道中读取了这个值。chBuf是一个带缓冲的通道，容量为1。同样，我们向它传递了1，这时我们并不用立刻从通道中读取值，因为缓冲区中已经保存了这个值，而且这个通道通道的容量并不受影响。同时，如果我们试着往这个通道传递第二个值，那么它就会被挂起，直到我们能够从这个通道中读取到一个值。

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