Go语言管道（schedule）的用法（附带实例）

管道是 Go 语言协程间通信的一种常用手段，可以分为无缓冲管道和有缓冲管道。

因为无缓冲管道本身没有容量，不能缓存数据，所以只有当有协程在等待读时，写操作才不会阻塞协程；或者当有协程在等待写时，读操作才不会阻塞协程。

因为有缓冲管道本身有一定容量，可以缓存一定数据，所以当协程执行写操作时，即使没有其他协程在等待读，只要管道还有剩余容量，写操作就不会阻塞协程；或者当协程执行读操作时，即使没有其他协程在等待写，只要管道还有剩余数据，读操作就不会阻塞协程。

下面写一个简单的 Go 程序，学习管道的基本用法，代码如下所示：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    queue := make(chan int, 1)

    go func() {
        for {
            data := <-queue        // 读取
            fmt.Print(data, " ")   // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
        }
    }()

    for i := 0; i < 10; i++ {
        queue <- i               // 写入
    }

    time.Sleep(time.Second)
}

参考上面的代码，主协程循环向管道写入整数，子协程循环从管道读取数据。

主协程休眠 1s 是为了防止主协程结束，整个 Go 程序退出，导致子协程也提前结束。函数 make 用于初始化 Go 语言的一些内置类型，如切片 slice、散列表 map 以及管道 chan。

注意，用函数 make 初始化时，第一个参数 chan int 表示管道只能用来传递整型数据，第二个参数表示管道的容量是 1，即最多只能缓存一个整型数据。

管道的操作还是比较简单的，无非就是读、写以及关闭操作。这里提出一个问题，如果程序没有初始化管道，却执行读或者写操作会发生什么呢？或者说，如果一个管道已经被关闭了，这时候执行读或者写操作会发生什么呢？

我们写一些简单的 Go 程序测试一下：
1) 不初始化管道，直接执行写操作，代码与运行结果如下所示：

package main

import "fmt"

func main() {
    var queue chan int
    queue <- 100
    fmt.Println("main end")
}

运行结果：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

运行上面的程序，竟然报错了，提示 all goroutines are asleep，意思是所有的协程都在休眠，程序死锁了。

为什么所有的协程都在休眠呢？其实是由主协程向未初始化的管道写数据导致的，也就是说，向未初始化的管道写数据会导致协程永久性阻塞。

2) 不初始化管道，直接执行读操作，代码与运行结果如下所示：

package main

import "fmt"

func main() {
    var queue chan int
    data := <-queue
    fmt.Println("main end", data)
}

运行结果：

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!

可以看到，第 2 个程序的运行结果与第 1 个程序一致，主协程同样被阻塞了，即从未初始化的管道读数据也会导致协程的永久性阻塞。

3) 关闭管道之后，再执行写操作，代码与运行结果如下所示：

package main

import "fmt"

func main() {
    queue := make(chan int, 1)
    close(queue)
    queue <- 100
    fmt.Println("main end")
}

运行结果：

panic: send on closed channel

运行上面的程序，你会发现程序抛出 panic 异常并退出了，异常提示信息为 send on closed channel，意思是向已关闭管道写数据。也就是说，向已关闭的管道写数据会导致程序抛 panic 异常。

4) 关闭管道之后，再执行读操作，代码与运行结果如下所示：

package main

import "fmt"

func main() {
    queue := make(chan int, 1)
    queue <- 100
    close(queue)

    data1 := <-queue
    fmt.Println("main end1", data1)

    data2 := <-queue
    fmt.Println("main end2", data2)
}

运行结果：

main end1 100
main end2 0

我们先向管道写入一个整型数据 100，再关闭管道，随后从管道读取两次数据。参考上面的输出结果，程序输出了两条语句，第一次正常读取到了数据 100，第二次读取到的是 0。

通过这个例子可以说明，即使管道关闭之后，也可以正常地从管道读取数据，没有数据时直接返回对应的空值（整型空值是 0，字符串空值是空字符串等）。

最后一个问题，如果关闭未初始化的管道，会怎么样呢？或者说再次关闭已关闭的管道，会怎么样呢？如果管道未初始化，关闭管道会导致程序抛 panic 异常（异常提示信息为 close of nil channel）；如果管道已经被关闭，再次关闭管道也会导致程序抛 panic 异常（异常提示信息为 close of closed channel）。

Go语言管道（schedule）的用法（附带实例）

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