Day 12｜channel 基础（通信与同步原语）[Go 语言 30 天系统学习计划]

作者

学习目标

  • 理解 channel 在 Go 并发模型中的定位
  • 掌握无缓冲 channel 与有缓冲 channel 的行为差异
  • 搞清楚 channel 的阻塞语义
  • 避免 close、读写 channel 的常见错误

一、为什么 Go 需要 channel

在 Go 中，并发并不是靠“共享内存 + 锁”作为第一选择，而是：

通过通信来共享数据，而不是通过共享数据来通信

channel 正是 Go 并发模型中的核心通信机制。

channel 解决的不是“并发执行”，而是：

  • goroutine 之间的数据传递
  • goroutine 之间的同步与协作

工程认知：goroutine 负责“并发执行”，channel 负责“安全协作”。

二、channel 的基本定义与使用

定义一个 channel：

ch := make(chan int)

发送数据：

ch <- 10

接收数据：

v := <-ch

channel 是强类型的：

  • chan int 只能传 int
  • 编译期就能发现类型错误

三、无缓冲 channel（同步语义）

无缓冲 channel：

ch := make(chan int)

行为规则：

  • 发送操作会阻塞，直到有接收者
  • 接收操作会阻塞，直到有发送者

示例：

func main() {
    ch := make(chan int)

    go func() {
        ch <- 1
        fmt.Println("send done")
    }()

    v := <-ch
    fmt.Println("recv:", v)
}

输出顺序一定是：

send done
recv: 1

结论：无缓冲 channel 天然具备“同步点”的语义。

四、有缓冲 channel（异步语义）

定义有缓冲 channel：

ch := make(chan int, 2)

行为规则：

  • 缓冲未满：发送不阻塞
  • 缓冲已满：发送阻塞
  • 缓冲非空：接收不阻塞
  • 缓冲为空：接收阻塞

示例：

func main() {
    ch := make(chan int, 2)

    ch <- 1
    ch <- 2

    fmt.Println("send finished")

    fmt.Println(<-ch)
    fmt.Println(<-ch)
}

说明：

  • 前两个 send 不会阻塞
  • 第三个 send 会阻塞（如果存在）

五、channel 的阻塞本质

channel 的阻塞并不是“CPU 忙等”，而是：

  • goroutine 被 runtime 挂起
  • 让出执行权给其他 goroutine
  • 条件满足后被重新唤醒

工程结论：channel 阻塞是高效的，但逻辑阻塞依然会导致 goroutine 泄漏。

六、channel 的关闭（close）语义

关闭 channel：

close(ch)

核心规则（必须记住）：

  • 只能关闭发送方负责的 channel
  • 关闭一个已经关闭的 channel 会 panic
  • 向已关闭的 channel 发送数据会 panic
  • 从已关闭的 channel 接收数据是安全的

七、从关闭的 channel 接收数据

示例：

v, ok := <-ch

含义：

  • ok == true：正常接收到数据
  • ok == false：channel 已关闭且缓冲已空

常见用法：

for v := range ch {
    fmt.Println(v)
}

说明：

  • range 会一直读，直到 channel 被关闭
  • 这是消费者模型中最常见的写法

八、谁来关闭 channel（工程共识）

规则：

  • 发送方关闭 channel
  • 接收方不关闭 channel
  • 多个发送方时，通常由“协调者”关闭

错误示例：

close(ch) // 接收方关闭，极易 panic

工程结论：channel 的关闭是一种“广播信号”，不是资源释放。

九、channel 的常见错误总结

  • 向 nil channel 发送或接收（永久阻塞）
  • 忘记关闭 channel，导致 goroutine 泄漏
  • 重复关闭 channel（panic）
  • 多个发送方随意 close channel
  • 用 channel 当普通队列，不考虑阻塞语义

十、channel 的工程定位总结

channel 适合：

  • goroutine 之间的通信
  • 任务协作、流水线
  • 信号通知（完成、退出、取消）

channel 不适合：

  • 高频随机读写的大量共享数据
  • 复杂对象状态管理（更适合 mutex）

一句话总结：

channel 是用来“协作”的，不是用来“存数据”的。

预告：Day 13｜select 与多路复用

下一天将系统讲解：

  • select 的执行规则
  • 多 channel 协调
  • 超时与 default 分支
  • 如何避免 channel 死锁

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