Golang通道的無阻塞讀寫的方法示例

無論是無緩沖通道，還是有緩沖通道，都存在阻塞的情況，但其實有些情況，我們并不想讀數據或者寫數據阻塞在那里，有1個唯一的解決辦法，那就是使用select結構。

這篇文章會介紹，哪些情況會存在阻塞，以及如何使用select解決阻塞。

阻塞場景

阻塞場景共4個，有緩存和無緩沖各2個。

無緩沖通道的特點是，發送的數據需要被讀取后，發送才會完成，它阻塞場景：

1. 通道中無數據，但執行讀通道。

2. 通道中無數據，向通道寫數據，但無協程讀取。

// 場景1
func ReadNoDataFromNoBufCh() {
noBufCh := make(chan int)

<-noBufCh
fmt.Println("read from no buffer channel success")

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場景2
func WriteNoBufCh() {
ch := make(chan int)

ch <- 1
fmt.Println("write success no block")

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

注：示例代碼中的Output注釋代表函數的執行結果，每一個函數都由于阻塞在通道操作而無法繼續向下執行，最后報了死鎖錯誤。

有緩存通道的特點是，有緩存時可以向通道中寫入數據后直接返回，緩存中有數據時可以從通道中讀到數據直接返回，這時有緩存通道是不會阻塞的，它阻塞的場景是：

1. 通道的緩存無數據，但執行讀通道。

2. 通道的緩存已經占滿，向通道寫數據，但無協程讀。

// 場景1
func ReadNoDataFromBufCh() {
bufCh := make(chan int, 1)

<-bufCh
fmt.Println("read from no buffer channel success")

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

// 場景2
func WriteBufChButFull() {
ch := make(chan int, 1)
// make ch full
ch <- 100

ch <- 1
fmt.Println("write success no block")

// Output:
// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!
}

使用Select實現無阻塞讀寫

select是執行選擇操作的一個結構，它里面有一組case語句，它會執行其中無阻塞的那一個，如果都阻塞了，那就等待其中一個不阻塞，進而繼續執行，它有一個default語句，該語句是永遠不會阻塞的，我們可以借助它實現無阻塞的操作。

下面示例代碼是使用select修改后的無緩沖通道和有緩沖通道的讀寫，以下函數可以直接通過main函數調用，其中的Ouput的注釋是運行結果，從結果能看出，在通道不可讀或者不可寫的時候，不再阻塞等待，而是直接返回。

// 無緩沖通道讀
func ReadNoDataFromNoBufChWithSelect() {
bufCh := make(chan int)

if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Printf("read: %d\n", v)
}

// Output:
// channel has no data
}

// 有緩沖通道讀
func ReadNoDataFromBufChWithSelect() {
bufCh := make(chan int, 1)

if v, err := ReadWithSelect(bufCh); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Printf("read: %d\n", v)
}

// Output:
// channel has no data
}

// select結構實現通道讀
func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
select {
case x = <-ch:
return x, nil
default:
return 0, errors.New("channel has no data")
}
}

// 無緩沖通道寫
func WriteNoBufChWithSelect() {
ch := make(chan int)
if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println("write success")
}

// Output:
// channel blocked, can not write
}

// 有緩沖通道寫
func WriteBufChButFullWithSelect() {
ch := make(chan int, 1)
// make ch full
ch <- 100
if err := WriteChWithSelect(ch); err != nil {
fmt.Println(err)
} else {
fmt.Println("write success")
}

// Output:
// channel blocked, can not write
}

// select結構實現通道寫
func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
select {
case ch <- 1:
return nil
default:
return errors.New("channel blocked, can not write")
}
}

使用Select+超時改善無阻塞讀寫

使用default實現的無阻塞通道阻塞有一個缺陷：當通道不可讀或寫的時候，會即可返回。實際場景，更多的需求是，我們希望，嘗試讀一會數據，或者嘗試寫一會數據，如果實在沒法讀寫，再返回，程序繼續做其它的事情。

使用定時器替代default可以解決這個問題。比如，我給通道讀寫數據的容忍時間是500ms，如果依然無法讀寫，就即刻返回，修改一下會是這樣：

func ReadWithSelect(ch chan int) (x int, err error) {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

select {
case x = <-ch:
return x, nil
case <-timeout.C:
return 0, errors.New("read time out")
}
}

func WriteChWithSelect(ch chan int) error {
timeout := time.NewTimer(time.Microsecond * 500)

select {
case ch <- 1:
return nil
case <-timeout.C:
return errors.New("write time out")
}
}

結果就會變成超時返回：

read time out
write time out
read time out
write time out

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