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ch8-04-2.md

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8.4.2. 串聯的Channels(Pipeline)

Channels也可以用於將多個goroutine鏈接在一起,一個Channels的輸出作爲下一個Channels的輸入。這種串聯的Channels就是所謂的管道(pipeline)。下面的程序用兩個channels將三個goroutine串聯起來,如圖8.1所示。

第一個goroutine是一個計數器,用於生成0、1、2、……形式的整數序列,然後通過channel將該整數序列發送給第二個goroutine;第二個goroutine是一個求平方的程序,對收到的每個整數求平方,然後將平方後的結果通過第二個channel發送給第三個goroutine;第三個goroutine是一個打印程序,打印收到的每個整數。爲了保持例子清晰,我們有意選擇了非常簡單的函數,當然三個goroutine的計算很簡單,在現實中確實沒有必要爲如此簡單的運算構建三個goroutine。

gopl.io/ch8/pipeline1

func main() {
	naturals := make(chan int)
	squares := make(chan int)

	// Counter
	go func() {
		for x := 0; ; x++ {
			naturals <- x
		}
	}()

	// Squarer
	go func() {
		for {
			x := <-naturals
			squares <- x * x
		}
	}()

	// Printer (in main goroutine)
	for {
		fmt.Println(<-squares)
	}
}

如您所料,上面的程序將生成0、1、4、9、……形式的無窮數列。像這樣的串聯Channels的管道(Pipelines)可以用在需要長時間運行的服務中,每個長時間運行的goroutine可能會包含一個死循環,在不同goroutine的死循環內部使用串聯的Channels來通信。但是,如果我們希望通過Channels隻發送有限的數列該如何處理呢?

如果發送者知道,沒有更多的值需要發送到channel的話,那麽讓接收者也能及時知道沒有多餘的值可接收將是有用的,因爲接收者可以停止不必要的接收等待。這可以通過內置的close函數來關閉channel實現:

close(naturals)

當一個channel被關閉後,再向該channel發送數據將導致panic異常。當一個被關閉的channel中已經發送的數據都被成功接收後,後續的接收操作將不再阻塞,它們會立卽返迴一個零值。關閉上面例子中的naturals變量對應的channel併不能終止循環,它依然會收到一個永無休止的零值序列,然後將它們發送給打印者goroutine。

沒有辦法直接測試一個channel是否被關閉,但是接收操作有一個變體形式:它多接收一個結果,多接收的第二個結果是一個布爾值ok,ture表示成功從channels接收到值,false表示channels已經被關閉併且里面沒有值可接收。使用這個特性,我們可以脩改squarer函數中的循環代碼,當naturals對應的channel被關閉併沒有值可接收時跳出循環,併且也關閉squares對應的channel.

// Squarer
go func() {
	for {
		x, ok := <-naturals
		if !ok {
			break // channel was closed and drained
		}
		squares <- x * x
	}
	close(squares)
}()

因爲上面的語法是笨拙的,而且這種處理模式很場景,因此Go語言的range循環可直接在channels上面迭代。使用range循環是上面處理模式的簡潔語法,它依次從channel接收數據,當channel被關閉併且沒有值可接收時跳出循環。

在下面的改進中,我們的計數器goroutine隻生成100個含數字的序列,然後關閉naturals對應的channel,這將導致計算平方數的squarer對應的goroutine可以正常終止循環併關閉squares對應的channel。(在一個更複雜的程序中,可以通過defer語句關閉對應的channel。)最後,主goroutine也可以正常終止循環併退出程序。

gopl.io/ch8/pipeline2

func main() {
	naturals := make(chan int)
	squares := make(chan int)

	// Counter
	go func() {
		for x := 0; x < 100; x++ {
			naturals <- x
		}
		close(naturals)
	}()

	// Squarer
	go func() {
		for x := range naturals {
			squares <- x * x
		}
		close(squares)
	}()

	// Printer (in main goroutine)
	for x := range squares {
		fmt.Println(x)
	}
}

其實你併不需要關閉每一個channel。隻要當需要告訴接收者goroutine,所有的數據已經全部發送時才需要關閉channel。不管一個channel是否被關閉,當它沒有被引用時將會被Go語言的垃圾自動迴收器迴收。(不要將關閉一個打開文件的操作和關閉一個channel操作混淆。對於每個打開的文件,都需要在不使用的使用調用對應的Close方法來關閉文件。)

視圖重複關閉一個channel將導致panic異常,視圖關閉一個nil值的channel也將導致panic異常。關閉一個channels還會觸發一個廣播機製,我們將在8.9節討論。