浅谈GO中的Channel以及死锁的造成

写在前面

这篇文章的诞生要感谢MIT 6.284课程。在其中一节课中，谈到了多线程的协同的一些问题，其中就涉及到了channel这个概念，并由一段代码引发思考并逐渐深入得到了这篇文章。

引子

课程中有一段代码如下：

其大致含义是：代码背景是在进行多线程网络爬虫页面url，master线程启动后，从channel通道中读取当前页面的所有url即urls，接着再对这个urls中的每一个url进行爬虫读取新页面中的urls（即执行go worker(u, ch ,fetcher)），每启动一个worker线程便开始向channel中写入该url指向页面中所有包含的urls，以供master线程读取。

问题抛出

那么问题来了，为什么第一层for循环不会range完ch之后便直接结束循环，还需要利用局部变量n来根据特定情况跳出循环？

问题解释

课程上的解释是，这个range会一直阻塞，但并未提出解释。其实，这里很容易分析，因为当前的channel是一个无缓冲通道。所谓无缓冲通道，简单的讲就是两个线程对channel进行操作，一个读，一个写，永远都只能是写一个，读一个按照这样的顺序进行。更详细一些的话，读的那个线程会一直阻塞，直到写的线程向channel中写入一个数据。反之亦然，写的线程在完成一次写操作之后，也会一直阻塞直到另外一个线程完成对该channel的读取操作。上述情况只有一种例外状况，那就是该channel通道被某个线程close掉了：close(channel)。

而这里的range其实不太等同于对数组的range，这里的range实质上为对channel通道的读取。所以，在并未有认为close通道的前提下，该for循环会一直阻塞，不会退出，于是需要设定一个局部状态量n让其退出循环，保证程序的正常运行。当然我们也可以通过close其channel来实现，不过我认为close的时机可能不是非常容易把握。

继续深入

完成上述思考之后，对channel进行了较为的深入的分析，当然分析是以具体的实验展开的。给出下述实验代码：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	//go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	//}()

	fmt.Print("test is over")
}

执行结果直接报错，显示：fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
即：出现死锁。
为什么会出现这种情况？
首先我们来分析一下这段代码的目的：利用channel通道，实现数据的传递，一个线程向channel通道中写入数据，另外一个读取。为什么会出现死锁呢？

首先我们分析一下当前程序有多少个线程在执行，main函数是主线程，调用test函数之后，主线程进入了test函数中继续运行。而在test函数中，采用闭包函数或者说匿名函数的方法新开了一个线程，即goroutine去向已经生成的无缓冲通道中发送数据。发送的过程并非是主线程的任务，所以主线程在执行完go func之后马上跳过继续执行下面的for循环，也就是要将channel中的数据读取出来。

for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}

这时，问题来了。现在两个线程，主线程读，另外一个写。在另外一个线程完成最后一个写之后，主线程开始阻塞等待新的写操作，而主线程一旦阻塞整个test函数也无法结束，所以导致了死锁的产生，主线程一直被阻塞。

明白了上述原因之后，解决方法便很简单了，将从channel中读数据的任务交给另外一个线程，而非主线程，主线程直接调用完test函数之后马上结束，其他两个线程的死活都不会影响到程序本身的运行，即主线程的运行。如下：

func main() {
    test()
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

当然这种方法是偷懒的，这样的操作有可能导致内存溢出等情况发生，所以最好还是让发送数据的线程在发送完之后将channel关闭，如下所示：

func main() {
    test()
    time.Sleep(time.Second)
}

func test()  {
	ch := make(chan int,4)

	go func() {
		ch <- 1
		ch <- 2
		ch <- 3
		ch <- 4
		close(ch)
	}()

	go func() {
	for a := range ch {
		fmt.Print(a)
	}
	}()

	fmt.Print("test is over")
}

输出为：

test is over1234

注意，这里为了保证能够输出1234，需要将主线程休眠1s，确保主线程在退出之前，负责读取的线程能够完成读取工作。

写在后面

Go语言对多线程天然的集成性，让其在处理并发的一些事务时十分方便，但是还是需要注意一些死锁的生成。

到此这篇关于浅谈GO中的Channel以及死锁的造成的文章就介绍到这了,更多相关GO中Channel及死锁内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！