前言
总所周知，go 里面只有两种 channel，一种是 unbuffered channel, 其声明方式为
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 <- val
}
func (c *infinitechannel) out() interface{} {
return <-c.outchan
}
其中, inchan 和 outchan 都是 unbuffered channel。
此外，也肯定是需要一个 select 来处理来自 inchan 和 outchan 身上的事件。因此我们另起一个协程，在里面做 select 操作。
func (c *infinitechannel) background() {
for true {
select {
case newval := <-c.inchan:
c.data = append(c.data, newval)
case c.outchan <- c.pop(): // pop() 将取出队列的首个元素
}
}
}
func newinfinitechannel() *infinitechannel {
c := &infinitechannel{
inchan: make(chan interface{}),
outchan: make(chan interface{}),
}
go c.background() // 注意这里另起了一个协程
return c
}
ps:感觉这也算是 go 并发编程的一个套路了。即
- 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。
- 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）。
- 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。
- 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。
pop() 的实现也非常简单。
// 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 < 20; i++ {
c.in(i)
time.sleep(time.second)
}
}()
for i := 0; i < 50; i++ {
val := c.out()
fmt.print(val)
time.sleep(time.millisecond * 500)
}
}
// 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
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 := <-c.inchan:
c.data = append(c.data, newval)
case c.outchan <- c.pop():
}
}
}
对 outchan 进行一个简单封装
func (c *infinitechannel) background() {
for true {
select {
case newval := <-c.inchan:
c.data = append(c.data, newval)
case c.outchanwrapper() <- c.pop():
}
}
}
func (c *infinitechannel) outchanwrapper() chan interface{} {
return c.outchan
}
目前为止，一切照旧。
点睛之笔来了：
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 <- c.pop(): 时，实际上将会变成：
case nil <- nil:
在 go 中，是无法往一个 nil 的 channel 中发送元素的。例如
func main() {
var c chan interface{}
select {
case c <- 1:
}
}
// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
func main() {
var c chan interface{}
select {
case c <- 1:
default:
fmt.println("hello world")
}
}
// hello world
因此，对于
select {
case newval := <-c.inchan:
c.data = append(c.data, newval)
case c.outchanwrapper() <- c.pop():
}
将会一直阻塞在 select 那里，直到 inchan 来了数据。
再测试一下
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 := <-c
fmt.println(v)
time.sleep(time.second)
}
}
// output
// <nil>
// <nil>
// <nil>
// <nil>
func main() {
c := make(chan interface{})
close(c)
for true {
v, isopen := <-c
fmt.println(v, isopen)
time.sleep(time.second)
}
}
// output
// <nil> false
// <nil> false
// <nil> false
// <nil> false
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 := <-c.inchan:
if isopen {
c.data = append(c.data, newval)
} else {
c.isopen = false
}
case c.outchanwrapper() <- c.pop():
}
}
}
func newinfinitechannel() *infinitechannel {
c := &infinitechannel{
inchan: make(chan interface{}),
outchan: make(chan interface{}),
isopen: true,
}
go c.background()
return c
}
func (c *infinitechannel) outchanwrapper() chan interface{} {
// 这里添加了对 c.isopen 的判断
if c.isopen && len(c.data) == 0 {
return nil
}
return c.outchan
}
再测试一下
func main() {
c := newinfinitechannel()
go func() {
for i := 0; i < 20; i++ {
c.in(i)
time.sleep(time.second)
}
c.close() // 这里调用了 close
}()
for i := 0; i < 50; i++ {
val := c.out()
fmt.print(val)
time.sleep(time.millisecond * 500)
}
}
// 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
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 := <- ch
可以通过 isopen 变量来获取 channel 的开闭情况。
因此 infinitechannel 也应该提供一个类似的 method
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 < 20; i++ {
c.in(i)
time.sleep(time.second)
}
c.close()
}()
for i := 0; i < 50; i++ {
val := c.out()
fmt.print(val)
time.sleep(time.millisecond * 500)
}
}
type infinitechannel struct {
inchan chan interface{}
outchan chan interface{}
data []interface{}
isopen bool
}
func (c *infinitechannel) in(val interface{}) {
c.inchan <- val
}
func (c *infinitechannel) out() interface{} {
return <-c.outchan
}
func (c *infinitechannel) close() {
close(c.inchan)
}
func (c *infinitechannel) background() {
for true {
select {
case newval, isopen := <-c.inchan:
if isopen {
c.data = append(c.data, newval)
} else {
c.isopen = false
}
case c.outchanwrapper() <- c.pop():
}
}
}
func newinfinitechannel() *infinitechannel {
c := &infinitechannel{
inchan: make(chan interface{}),
outchan: make(chan interface{}),
isopen: true,
}
go c.background()
return c
}
// 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
}
func (c *infinitechannel) outchanwrapper() chan interface{} {
if c.isopen && len(c.data) == 0 {
return nil
}
return c.outchan
}
参考
以上就是再次探讨go实现无限 buffer 的 channel方法的详细内容，更多关于go无限 buffer 的 channel的资料请关注www.887551.com其它相关文章！
