channel

在 Go 语言里，channel（通道）是核心的并发原语之一，用于在不同的 goroutine 之间安全地传递数据

它不仅能让你在并发程序中避免显式的锁和条件变量，还能让代码更具可读性和可维护性

基础概念

什么是 channel？

Channel 本质上是一个管道，它可以将一个 goroutine 产生的数据，安全地传递给另一个（或多个）goroutine

通过 channel，数据的发送（send）和接收（receive）是同步的操作——未被接收前，发送就会阻塞；未有数据可接收时，接收也会阻塞

设计思想

Go 的并发模型强调“不要通过共享内存来通信，而应通过通信来共享内存”（Don’t communicate by sharing memory; share memory by communicating），Channel 正是实现这一理念的手段

创建与基本操作

创建 channel

// 最常见的方式：make
ch := make(chan int)          // 创建一个无缓冲的 int 类型通道
ch2 := make(chan string, 10)  // 创建一个缓冲容量为 10 的 string 类型通道

无缓冲通道（make(chan T)）：发送和接收都是同步阻塞的

缓冲通道（make(chan T, N)，N>0）：可以在缓冲区未满时，发送者无需等待接收者即可发送；只有当缓冲区满，才会阻塞发送

发送与接收

// 发送：ch <- value
go func() {
    ch <- 42
}()

// 接收：value := <- ch
v := <-ch
fmt.Println("收到：", v)

接收并丢弃：<-ch，如果只是为了同步，无需保存数据

非阻塞尝试：用带 ok 的接收形式：

if v, ok := <-ch; ok {
    // 通道未关闭，v 是有效值
} else {
    // 通道已关闭，读取不到更多数据
}

通道方向与类型

Go 支持将通道声明为单向，以更严格地限制读写权限：

func producer(out chan<- int) {    // 只能写
    out <- 1
}

func consumer(in <-chan int) {     // 只能读
    fmt.Println(<-in)
}

chan<- T：只能向通道发送数据

<-chan T：只能从通道接收数据

使用单向通道，可以在函数签名里更清晰地表达意图，减少误用

关闭通道与遍历

关闭通道

close(ch)

关闭后，不能再发送，否则会 panic

但仍可继续接收，接收到缓冲区数据后，再接收将不断拿到类型零值，并且 ok 为 false

谁来关闭通道有约定俗成的做法：发送方负责关闭，接收方只用来读取

遍历通道

go func() {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}()

for v := range ch {
    fmt.Println("遍历收到：", v)
}

for v := range ch 会在通道关闭并且所有数据读完后自动退出循环

select 多路复用

select 能够让你同时等待多个通道操作，就像 switch 一样，但分支条件是通道的发送或接收是否就绪：

select {
case v := <-ch1:
    fmt.Println("从 ch1 收到", v)
case ch2 <- 10:
    fmt.Println("向 ch2 发送了 10")
case <-time.After(time.Second):
    fmt.Println("超时，无操作")
default:
    fmt.Println("都没有准备好时执行")
}

超时控制：结合 time.After 可以轻松实现带超时的接收

default 分支：当各通道都不就绪时，立即执行 default，避免阻塞

常见并发模式

流水线（Pipeline）

将多个处理阶段串联，每一阶段由一个或多个 goroutine 负责，阶段间通过 channel 传递数据，实现数据流式处理

工作池（Worker Pool）

创建固定数量的 worker goroutine，所有任务发送到一个任务通道，多 worker 并发消费，结合结果通道汇总

这种模式能有效控制并发数量，防止过载

广播（Fan‑out／Fan‑in）

Fan‑out：一个数据源 channel，被多个 goroutine 接收，构成并行处理

Fan‑in：多个 producer 向同一个 channel 发送，消费者统一读取合并结果

使用场景

任务调度与协作：

不同模块或服务间传递任务与结果

事件通知：

比如服务器优雅关闭时，主 goroutine 通知各子任务停止

异步管道处理：

日志收集、数据过滤、聚合统计，构建高吞吐的流水线

超时与限流：

结合 select 和定时器，优雅处理阻塞、超时、心跳检测

性能与注意事项

阻塞与死锁

确保至少有一方在等待时另一方能够发送或接收，否则程序会在 send/receive 卡住并 panic

在主 goroutine 中 for range 未关闭通道就退出，会造成死锁

缓冲大小

缓冲太小会频繁阻塞，太大则占用内存且不易察觉阻塞点

根据业务高峰期并发量合理预估

尽量少用全局通道

通道如果过度共享，可能会让控制流变得难以追踪

倾向于将通道作为函数间或模块间的输入输出接口

避免滥用 select{default}

默认分支虽能避免阻塞，但也可能导致“忙等”浪费 CPU

除非确实需要非阻塞检查，否则谨慎使用

最佳实践

清晰的关闭责任：

发送方关闭通道；接收方只负责读取

使用上下文（context.Context）和 select 结合：

在有取消需求的场景中，监听 ctx.Done()，让 goroutine 能及时退出

对方向明确：

在 API 设计中，尽量用单向通道签名，表达只读或只写意图

测试并发场景：

使用 Go 的 race 检测（go test -race）来发现潜在的竞态条件

小结

Go 的 channel 提供了一种简洁、安全的方式来组织并发逻辑

无论是流水线、工作池、超时控制还是事件通知，channel 都能让你更自然地用“管道”思维去设计系统

掌握 channel 的用法和并发模式，不仅能提升代码的可维护性，还能帮助你写出高性能、健壮的并发程序