本文由DeepL翻译, 原文见末尾

简介

当我第一次开始使用Go的通道时，我犯了一个错误，就是把通道当成了一种数据结构。我把通道看作是一个队列，在goroutine之间提供自动的同步访问。这种结构性的理解导致我写了很多糟糕的、复杂的并发代码。

随着时间的推移，我了解到最好是忘记通道的结构，而专注于它们的行为方式。所以现在当谈到通道时，我只考虑一件事：信号传递。一个通道允许一个goroutine向另一个goroutine发出关于一个特定事件的信号。信号传递是你应该用通道做的一切事情的核心。把通道看成是一种信号机制，可以让你写出更好的代码，有很好的定义和更精确的行为。

为了理解信号的作用，我们必须理解它的三个属性:

• 交付保证
• 状态
• 有或没有数据

这三个属性共同创造了一个围绕信号传递的设计理念。在我讨论了这些属性之后，我将提供一些代码例子，展示应用这些属性的信令。

交付保证(Guarantee Of Delivery)

交付保证是基于一个问题。"我是否需要保证某一个goroutine发送的信号已经被收到？"

换句话说，鉴于列表1中的这个例子。

Listing 1

01 go func() {
02     p := <-ch // Receive
03 }()
04
05 ch <- "paper" // Send

发送的goroutine是否需要保证在第05行的通道上发送的文件被第02行的goroutine收到，然后才继续前进？

根据这个问题的答案，你将知道应该使用哪种类型的通道。无缓冲的或有缓冲的。每种通道都围绕着交付的保证提供了不同的行为。

图1：交付保证

担保很重要，而且，如果你不这么认为，我有一大堆东西想卖给你。当然，我是想开个玩笑，但是当你在生活中没有保证的时候，你不会感到紧张吗？在编写并发软件时，对你是否需要担保有一个深刻的理解是至关重要的。随着我们的继续，你将学会如何决定。

状态

一个通道的行为直接受到其当前状态的影响。一个通道的状态可以是nil、开放或关闭。

下面的清单2显示了如何声明或放置一个通道到这三种状态中的每一种。

清单2

// ** nil channel

// A channel is in a nil state when it is declared to its zero value
var ch chan string

// A channel can be placed in a nil state by explicitly setting it to nil.
ch = nil

// ** open channel

// A channel is in a open state when it’s made using the built-in function make.
ch := make(chan string)    

// ** closed channel

// A channel is in a closed state when it’s closed using the built-in function close.
close(ch)

状态决定了发送和接收操作的行为方式。

信号是通过一个通道发送和接收的。不要说读/写，因为通道不执行I/O。

图 2 : 状态

当一个通道处于无状态时，在该通道上尝试的任何发送或接收都将被阻止。当一个通道处于开放状态时，信号可以被发送和接收。当一个通道被置于关闭状态时，信号不能再被发送，但仍有可能接收信号。

这些状态将为你遇到的不同情况提供你需要的不同行为。当把状态与交付保证结合起来时，你可以开始分析由于你的设计选择而产生的成本/效益。在许多情况下，你也能通过阅读代码迅速发现错误，因为你了解通道将如何表现。

有数据和无数据

最后一个需要考虑的信号属性是你是否需要用数据发出信号。

你通过在一个通道上进行发送来发出带数据的信号。

清单3

01 ch <- "paper"

当你用数据发出信号时，通常是因为。

一个goroutine被要求开始一个新的任务。
一个goroutine报告了一个结果。
你通过关闭一个通道发出没有数据的信号。

清单4

01 close(ch)

当你没有数据信号时，通常是因为。

• 一个goroutine被告知要停止他们正在做的事情。
• 一个goroutine报告说他们已经完成了，但没有结果。
• 一个goroutine报告说它已经完成了处理并关闭了。
• 这些规则也有例外，但这些是主要的用例，也是我们在这篇文章中要关注的。我认为这些规则的例外情况是一种最初的代码气味。

无数据信号的一个好处是一个goroutine可以同时向许多goroutine发出信号。有数据的信号传递在goroutine之间总是1对1的交换。

用数据传递信号

当你要用数据发出信号时，有三个通道配置选项，你可以根据你需要的保障类型来选择。

图3：带数据的信令

三个通道选项是未缓冲、缓冲>1或缓冲=1。

• 担保
  • 无缓冲通道给你一个保证，即正在发送的信号已经被接收。
  • 因为信号的接收发生在信号的发送完成之前。
• 无担保
  • 缓冲通道的大小>1，不能保证正在发送的信号已经被接收。
  • 因为信号的发送发生在信号的接收完成之前。
• 延迟担保
  • 一个大小=1的缓冲通道给你一个延迟的保证。它可以保证之前发送的信号已经被接收。
  • 因为第一个信号的接收，发生在第二个信号的发送完成之前。