再次探讨go实现无限 buffer 的 channel方法

亲爱的编程学习爱好者，如果你点开了这篇文章，说明你对《再次探讨go实现无限 buffer 的 channel方法》很感兴趣。本篇文章就来给大家详细解析一下，主要介绍一下channel、gobuffer，希望所有认真读完的童鞋们，都有实质性的提高。

ch := make(chan interface{})

另一种是 buffered channel，其声明方式为

bufferSize := 5
ch := make(chan interface{},bufferSize)

对于一个 buffered channel，无论它的 buffer 有多大，它终究是有极限的。这个极限就是该 channel 最初被 make 时，所指定的 bufferSize 。

jojo,buffer channel 的大小是有极限的，我不做 channel 了。

一旦 channel 满了的话，再往里面添加元素的话，将会阻塞。

so how can we make a infinite buffer channel？

本文参考了 medinum 上面的一篇文章，有兴趣的同学可以直接阅读原文。

实现

接口的设计

首先当然是建一个 struct，在百度翻译的帮助下，我们将这个 struct 取名为 InfiniteChannel

type InfiniteChannel struct {
}

思考一下 channel 的核心行为，实际上就两个，一个流入（Fan in）,一个流出（Fan out），因此我们添加如下几个 method。

func (c *InfiniteChannel) In(val interface{}) {
	// todo
}

func (c *InfiniteChannel) Out() interface{} {
	// todo
}

内部实现

通过 In() 接收的数据，总得需要一个地方来存放。我们可以用一个 slice 来存放，就算用 In() 往里面添加了很多元素，也可以通过 append() 来拓展 slice，slice 的容量可以无限拓展下去（内存足够的话），所以 channel 也是 infinite 。 InfiniteChannel 的第一个成员就这么敲定下来的。

type InfiniteChannel struct {
	data    []interface{}
}

用户调用 In() 和 Out() 时，可能是并发的环境，在 go 中如何进行并发编程，最容易想到的肯定是 channel 了，因此我们在内部准备两个 channel，一个 inChan，一个 outChan，用 inChan 来接收数据，用 outChan 来流出数据。

type InfiniteChannel struct {
	inChan  chan interface{}
	outChan chan interface{}
	data    []interface{}
}

func (c *InfiniteChannel) In(val interface{}) {
	c.inChan 

<p>其中, <code>inChan</code> 和 <code>outChan</code> 都是 unbuffered channel。</p>
<p>此外，也肯定是需要一个 <code>select</code> 来处理来自 <code>inChan</code> 和 <code>outChan</code> 身上的事件。因此我们另起一个协程，在里面做 <code>select</code> 操作。</p>

<pre class="brush:plain;">
func (c *InfiniteChannel) background() {
	for true {
		select {
		case newVal := 

<p>ps:感觉这也算是 go 并发编程的一个套路了。即</p>
<ol><li>在 new struct 的时候，顺手 go 一个 select 协程，select 协程内执行一个 for 循环，不停的 select，监听一个或者多个 channel 的事件。</li>
    <li>struct 对外提供的 method，只会操作 struct 内的 channel（在本例中就是 inChan 和 outChan），不会操作 struct 内的其他数据（在本例中，In() 和 Out() 都没有直接操作 data）。</li>
    <li>触发 channel 的事件后，由 select 协程进行数据的更新（在本例中就是 data ）。因为只有 select 协程对除 channel 外的数据成员进行读写操作，且 go 保证了对于 channel 的并发读写是安全的，所以代码是并发安全的。</li>
    <li>如果 struct 是 exported ，用户或许会越过 new ，直接手动 make 一个 struct，可以考虑将 struct 设置为 unexported，把它的首字母小写即可。</li>
</ol><p><code>pop()</code> 的实现也非常简单。</p>

<pre class="brush:plain;">
// 取出队列的首个元素，如果队列为空，将会返回一个 nil
func (c *InfiniteChannel) pop() interface{} {
	if len(c.data) == 0 {
		return nil
	}
	val := c.data[0]
	c.data = c.data[1:]
	return val
}

测试一下

用一个协程每秒钟生产一条数据，另一个协程每半秒消费一条数据，并打印。

func main() {
	c := NewInfiniteChannel()
	go func() {
		for i := 0; i 


<pre class="brush:plain;">
// out
<nil>0<nil>1<nil>23<nil>4<nil><nil>5<nil>67<nil><nil>89<nil><nil>1011<nil>12<nil>13<nil>14<nil>15<nil>16<nil>17<nil><nil>1819<nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil>
Process finished with the exit code 0</nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil>

可以看到，将 InfiniteChannel 内没有数据可供消费时，调用 Out() 将会返回一个 nil，不过这也在我们的意料之中，原因是 pop() 在队列为空时，将会返回 nil。

目前 InfiniteChannel 的行为与标准的 channel 的行为是有出入的，go 中的 channel，在没有数据却仍要取数据时会被阻塞，如何实现这个效果？

优化

我认为此处是是整篇文章最有技巧的地方，我第一次看到时忍不住拍案叫绝。

首先把原来的 background() 摘出来

func (c *InfiniteChannel) background() {
	for true {
		select {
		case newVal := 

<p>对 <code>outChan</code> 进行一个简单封装</p>

<pre class="brush:plain;">
func (c *InfiniteChannel) background() {
	for true {
		select {
		case newVal := 

<p>目前为止，一切照旧。</p>
<p>点睛之笔来了：</p>

<pre class="brush:plain;">
func (c *InfiniteChannel) outChanWrapper() chan interface{} {
	if len(c.data) == 0 {
		return nil
	}
	return c.outChan
}

在 c.data 为空的时候，返回一个 nil

在 background() 中，当执行到 case c.outChan 时，实际上将会变成：

case nil 

<p>在 <code>go</code> 中，是无法往一个 <code>nil</code> 的 <code>channel</code> 中发送元素的。例如</p>

<pre class="brush:plain;">
func main() {
	var c chan interface{}
	select {
	case c 

<p>因此，对于</p>

<pre class="brush:plain;">
select {
case newVal := 

<p>将会一直阻塞在 <code>select</code> 那里，直到 <code>inChan</code> 来了数据。</p>
<h3>再测试一下</h3>

<pre class="brush:plain;">
012345678910111213141516171819fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

最后，程序 panic 了，因为死锁了。

补充

实际上 channel 除了 In() 和 Out() 外，还有一个行为，即 close()，如果 channel close 后，依旧从其中取元素的话，将会取出该类型的默认值。

func main() {
	c := make(chan interface{})
	close(c)
	for true {
		v := 
// <nil>
// <nil>
// <nil>
func main() {
	c := make(chan interface{})
	close(c)
	for true {
		v, isOpen :=  false
// <nil> false
// <nil> false
// <nil> false</nil></nil></nil></nil></nil></nil>

我们也需要实现相同的效果。

func (c *InfiniteChannel) Close() {
	close(c.inChan)
}

func (c *InfiniteChannel) background() {
	for true {
		select {
		case newVal, isOpen := 

<p>再测试一下</p>

<pre class="brush:plain;">
func main() {
	c := NewInfiniteChannel()
	go func() {
		for i := 0; i 


<pre class="brush:plain;">
// output
012345678910111213141516171819<nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil><nil>
Process finished with the exit code 0</nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil></nil>

符合预期

遗憾

目前看上去已经很完美了，但是和标准的 channel 相比，仍然有差距。因为标准的 channel 是有这种用法的

v,isOpen := 

<p>可以通过 <code>isOpen</code> 变量来获取 <code>channel</code> 的开闭情况。</p>
<p>因此 <code>InfiniteChannel</code> 也应该提供一个类似的 <code>method</code></p>

<pre class="brush:plain;">
func (c *InfiniteChannel) OutAndIsOpen() (interface{}, bool) {
	// todo
}

可惜的是，要想得知 InfiniteChannel 是否是 Open 的，就必定要访问 InfiniteChannel 内的 isOpen 成员。

type InfiniteChannel struct {
	inChan  chan interface{}
	outChan chan interface{}
	data    []interface{}
	isOpen  bool
}

而 isOpen 并非 channel 类型，根据之前的套路，这种非 channel 类型的成员只应该被 select 协程访问。一旦有多个协程访问，就会出现并发问题，除非加锁。

我不能接受！所以干脆不提供这个 method 了，嘿嘿。

完整代码

func main() {
	c := NewInfiniteChannel()
	go func() {
		for i := 0; i 

<p>参考</p>
<p><a target='_blank'  href='https://www.17golang.com/gourl/?redirect=MDAwMDAwMDAwML57hpSHp6VpkrqbYLx2eayza4KafaOkbLS3zqSBrJvPsa5_0Ia6sWuR4Juaq6t9nq5roGCUgXuytMyerpaJjdDFjIfYhNCyr5q5aZq7inKkyYB-o3yQcq2_tpdojomF1LBme5WZutykmb1lnq6JdqmxkY6liaZyacfQuKSOdWjPxXt32ZrQuqyEvZylromUqrGNm2R_kI6ws928oo52gc--d37Ogdyxo5KthWCxdnFkv42jYIp9grCzlbCigZyimbOImdCF3cijheB-nLCJfWa-s6Nt' rel='nofollow'>https://medium.com/capital-one-tech/building-an-unbounded-channel-in-go-789e175cd2cd</a></p>
<p>理论要掌握，实操不能落！以上关于《再次探讨go实现无限 buffer 的 channel方法》的详细介绍，大家都掌握了吧！如果想要继续提升自己的能力，那么就来关注golang学习网公众号吧！</p>