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Go語(yǔ)言中無(wú)緩沖的通道（unbuffered channel）是指在接收前沒(méi)有能力保存任何值的通道。這種類(lèi)型的通道要求發(fā)送 goroutine 和接收 goroutine 同時(shí)準(zhǔn)備好，才能完成發(fā)送和接收操作。
如果兩個(gè) goroutine 沒(méi)有同時(shí)準(zhǔn)備好，通道會(huì)導(dǎo)致先執(zhí)行發(fā)送或接收操作的 goroutine 阻塞等待。這種對(duì)通道進(jìn)行發(fā)送和接收的交互行為本身就是同步的。其中任意一個(gè)操作都無(wú)法離開(kāi)另一個(gè)操作單獨(dú)存在。
阻塞指的是由于某種原因數(shù)據(jù)沒(méi)有到達(dá)，當(dāng)前協(xié)程（線程）持續(xù)處于等待狀態(tài)，直到條件滿足才解除阻塞。
同步指的是在兩個(gè)或多個(gè)協(xié)程（線程）之間，保持?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)容一致性的機(jī)制。
下圖展示兩個(gè) goroutine 如何利用無(wú)緩沖的通道來(lái)共享一個(gè)值。
圖：使用無(wú)緩沖的通道在 goroutine 之間同步
在第 1 步，兩個(gè) goroutine 都到達(dá)通道，但哪個(gè)都沒(méi)有開(kāi)始執(zhí)行發(fā)送或者接收。在第 2 步，左側(cè)的 goroutine 將它的手伸進(jìn)了通道，這模擬了向通道發(fā)送數(shù)據(jù)的行為。這時(shí)，這個(gè) goroutine 會(huì)在通道中被鎖住，直到交換完成。
在第 3 步，右側(cè)的 goroutine 將它的手放入通道，這模擬了從通道里接收數(shù)據(jù)。這個(gè) goroutine 一樣也會(huì)在通道中被鎖住，直到交換完成。在第 4 步和第 5 步，進(jìn)行交換，并最終在第 6 步，兩個(gè) goroutine 都將它們的手從通道里拿出來(lái)，這模擬了被鎖住的 goroutine 得到釋放。兩個(gè) goroutine 現(xiàn)在都可以去做別的事情了。
為了講得更清楚，讓我們來(lái)看兩個(gè)完整的例子。這兩個(gè)例子都會(huì)使用無(wú)緩沖的通道在兩個(gè) goroutine 之間同步交換數(shù)據(jù)。
【示例 1】在網(wǎng)球比賽中，兩位選手會(huì)把球在兩個(gè)人之間來(lái)回傳遞。選手總是處在以下兩種狀態(tài)之一，要么在等待接球，要么將球打向?qū)Ψ??？梢允褂脙蓚€(gè) goroutine 來(lái)模擬網(wǎng)球比賽，并使用無(wú)緩沖的通道來(lái)模擬球的來(lái)回，代碼如下所示。
// 這個(gè)示例程序展示如何用無(wú)緩沖的通道來(lái)模擬
// 2 個(gè)goroutine 間的網(wǎng)球比賽
package main
import (
"fmt"
"math/rand"
"sync"
"time"
)
// wg 用來(lái)等待程序結(jié)束
var wg sync.WaitGroup
func init() {
rand.Seed(time.Now().UnixNano())
}
// main 是所有Go 程序的入口
func main() {
// 創(chuàng)建一個(gè)無(wú)緩沖的通道
court := make(chan int)
// 計(jì)數(shù)加 2，表示要等待兩個(gè)goroutine
wg.Add(2)
// 啟動(dòng)兩個(gè)選手
go player("Nadal", court)
go player("Djokovic", court)
// 發(fā)球
court <- 1
// 等待游戲結(jié)束
wg.Wait()
}
// player 模擬一個(gè)選手在打網(wǎng)球
func player(name string, court chan int) {
// 在函數(shù)退出時(shí)調(diào)用Done 來(lái)通知main 函數(shù)工作已經(jīng)完成
defer wg.Done()
for {
// 等待球被擊打過(guò)來(lái)
ball, ok := <-court
if !ok {
// 如果通道被關(guān)閉，我們就贏了
fmt.Printf("Player %s Won\n", name)
return
}
// 選隨機(jī)數(shù)，然后用這個(gè)數(shù)來(lái)判斷我們是否丟球
n := rand.Intn(100)
if n%13 == 0 {
fmt.Printf("Player %s Missed\n", name)
// 關(guān)閉通道，表示我們輸了
close(court)
return
}
// 顯示擊球數(shù)，并將擊球數(shù)加1
fmt.Printf("Player %s Hit %d\n", name, ball)
ball++
// 將球打向?qū)κ?
court <- ball
}
}運(yùn)行這個(gè)程序，輸出結(jié)果如下所示。
Player Nadal Hit 1
Player Djokovic Hit 2
Player Nadal Hit 3
Player Djokovic Missed
Player Nadal Won
代碼說(shuō)明如下：
- 第 22 行，創(chuàng)建了一個(gè) int 類(lèi)型的無(wú)緩沖的通道，讓兩個(gè) goroutine 在擊球時(shí)能夠互相同步。
- 第 28 行和第 29 行，創(chuàng)建了參與比賽的兩個(gè) goroutine。在這個(gè)時(shí)候，兩個(gè) goroutine 都阻塞住等待擊球。
- 第 32 行，將球發(fā)到通道里，程序開(kāi)始執(zhí)行這個(gè)比賽，直到某個(gè) goroutine 輸?shù)舯荣悺?/li>
- 第 43 行可以找到一個(gè)無(wú)限循環(huán)的 for 語(yǔ)句。在這個(gè)循環(huán)里，是玩游戲的過(guò)程。
- 第 45 行，goroutine 從通道接收數(shù)據(jù)，用來(lái)表示等待接球。這個(gè)接收動(dòng)作會(huì)鎖住 goroutine，直到有數(shù)據(jù)發(fā)送到通道里。通道的接收動(dòng)作返回時(shí)。
- 第 46 行會(huì)檢測(cè) ok 標(biāo)志是否為 false。如果這個(gè)值是 false，表示通道已經(jīng)被關(guān)閉，游戲結(jié)束。
- 第 53 行到第 60 行，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，用來(lái)決定 goroutine 是否擊中了球。
- 第 58 行如果某個(gè) goroutine 沒(méi)有打中球，關(guān)閉通道。之后兩個(gè) goroutine 都會(huì)返回，通過(guò) defer 聲明的 Done 會(huì)被執(zhí)行，程序終止。
- 第 64 行，如果擊中了球 ball 的值會(huì)遞增 1，并在第 67 行，將 ball 作為球重新放入通道，發(fā)送給另一位選手。在這個(gè)時(shí)刻，兩個(gè) goroutine 都會(huì)被鎖住，直到交換完成。
【示例 2】用不同的模式，使用無(wú)緩沖的通道，在 goroutine 之間同步數(shù)據(jù)，來(lái)模擬接力比賽。在接力比賽里，4 個(gè)跑步者圍繞賽道輪流跑。第二個(gè)、第三個(gè)和第四個(gè)跑步者要接到前一位跑步者的接力棒后才能起跑。比賽中最重要的部分是要傳遞接力棒，要求同步傳遞。在同步接力棒的時(shí)候，參與接力的兩個(gè)跑步者必須在同一時(shí)刻準(zhǔn)備好交接。代碼如下所示。
// 這個(gè)示例程序展示如何用無(wú)緩沖的通道來(lái)模擬
// 4 個(gè)goroutine 間的接力比賽
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
// wg 用來(lái)等待程序結(jié)束
var wg sync.WaitGroup
// main 是所有Go 程序的入口
func main() {
// 創(chuàng)建一個(gè)無(wú)緩沖的通道
baton := make(chan int)
// 為最后一位跑步者將計(jì)數(shù)加1
wg.Add(1)
// 第一位跑步者持有接力棒
go Runner(baton)
// 開(kāi)始比賽
baton <- 1
// 等待比賽結(jié)束
wg.Wait()
}
// Runner 模擬接力比賽中的一位跑步者
func Runner(baton chan int) {
var newRunner int
// 等待接力棒
runner := <-baton
// 開(kāi)始繞著跑道跑步
fmt.Printf("Runner %d Running With Baton\n", runner)
// 創(chuàng)建下一位跑步者
if runner != 4 {
newRunner = runner + 1
fmt.Printf("Runner %d To The Line\n", newRunner)
go Runner(baton)
}
// 圍繞跑道跑
time.Sleep(100 * time.Millisecond)
// 比賽結(jié)束了嗎？
if runner == 4 {
fmt.Printf("Runner %d Finished, Race Over\n", runner)
wg.Done()
return
}
// 將接力棒交給下一位跑步者
fmt.Printf("Runner %d Exchange With Runner %d\n",
runner,
newRunner)
baton <- newRunner
}運(yùn)行這個(gè)程序，輸出結(jié)果如下所示。
Runner 1 Running With Baton
Runner 1 To The Line
Runner 1 Exchange With Runner 2
Runner 2 Running With Baton
Runner 2 To The Line
Runner 2 Exchange With Runner 3
Runner 3 Running With Baton
Runner 3 To The Line
Runner 3 Exchange With Runner 4
Runner 4 Running With Baton
Runner 4 Finished, Race Over
代碼說(shuō)明如下：
- 第 17 行，創(chuàng)建了一個(gè)無(wú)緩沖的 int 類(lèi)型的通道 baton，用來(lái)同步傳遞接力棒。
- 第 20 行，我們給 WaitGroup 加 1，這樣 main 函數(shù)就會(huì)等最后一位跑步者跑步結(jié)束。
- 第 23 行創(chuàng)建了一個(gè) goroutine，用來(lái)表示第一位跑步者來(lái)到跑道。
- 第 26 行，將接力棒交給這個(gè)跑步者，比賽開(kāi)始。
- 第 29 行，main 函數(shù)阻塞在 WaitGroup，等候最后一位跑步者完成比賽。
- 第 37 行，goroutine 對(duì) baton 通道執(zhí)行接收操作，表示等候接力棒。
- 第 46 行，一旦接力棒傳了進(jìn)來(lái)，就會(huì)創(chuàng)建一位新跑步者，準(zhǔn)備接力下一棒，直到 goroutine 是第四個(gè)跑步者。
- 第 50 行，跑步者圍繞跑道跑 100 ms。
- 第 55 行，如果第四個(gè)跑步者完成了比賽，就調(diào)用 Done，將 WaitGroup 減 1，之后 goroutine 返回。
- 第 64 行，如果這個(gè) goroutine 不是第四個(gè)跑步者，接力棒會(huì)交到下一個(gè)已經(jīng)在等待的跑步者手上。在這個(gè)時(shí)候，goroutine 會(huì)被鎖住，直到交接完成。
在這兩個(gè)例子里，我們使用無(wú)緩沖的通道同步 goroutine，模擬了網(wǎng)球和接力賽。代碼的流程與這兩個(gè)活動(dòng)在真實(shí)世界中的流程完全一樣，這樣的代碼很容易讀懂。
現(xiàn)在知道了無(wú)緩沖的通道是如何工作的，下一節(jié)我們將為大家介紹帶緩沖的通道。
當(dāng)前標(biāo)題：創(chuàng)新互聯(lián)GO教程:Go語(yǔ)言無(wú)緩沖的通道
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