初次使用golang channel

goroutine之间的同步

goroutine是golang中在语言级别实现的轻量级线程，仅仅利用go就能立刻起一个新线程。多线程会引入线程之间的同步问题，经典的同步问题如生产者-消费者问题，在c，java级别需要使用锁、信号量进行共享资源的互斥使用和多线程之间的时序控制，而在golang中有channel作为同步的工具。

1. channel实现两个goroutine之间的通信

package main
	
import "strconv"
import "fmt"

func main() {
	taskChan := make(chan string, 3)
	doneChan := make(chan int, 1)

	for i := 0; i < 3; i++ {
		taskChan <- strconv.Itoa(i)
		fmt.Println("send: ", i)
	}

	go func() {
		for i := 0; i < 3; i++ {
			task := <-taskChan
			fmt.Println("received: ", task)
		}
		doneChan <- 1
	}()

	<-doneChan
}

• 创建一个channel，make(chan TYPE {, NUM}), TYPE指的是channel中传输的数据类型，第二个参数是可选的，指的是channel的容量大小。
• 向channel传入数据，CHAN <- DATA, CHAN指的是目的channel即收集数据的一方，DATA则是要传的数据。
• 启动一个goroutine接收main routine向channel发送的数据，go func(){ BODY }()新建一个线程运行一个匿名函数。
• 从channel读取数据，DATA := <-CHAN，和向channel传入数据相反，在数据输送箭头的右侧的是channel，形象地展现了数据从‘隧道’流出到变量里。
• 通知主线程任务执行结束，doneChan的作用是为了让main routine等待这个刚起的goroutine结束，这里显示了channel的另一个特性，如果从empty channel中读取数据，则会阻塞当前routine，直到有数据可以读取。

上面这个程序就是main routine向另一个routine发送了3条int类型的数据，当3条数据被接收到后，主线程也从阻塞状态恢复运行，随后结束。

2. 不要陷入“死锁”

我一开始用channel的时候有报过*”fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! “*的错误，真实的代码是下面这样的:

package main
import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int)
	ch <- 1   // I'm blocked because there is no channel read yet. 
	fmt.Println("send")
	go func() {
		<-ch  // I will never be called for the main routine is blocked!
		fmt.Println("received")
	}()
	fmt.Println("over")
}

我的本意是从main routine发送给另一个routine一个int型的数据，但是运行出了上述的错误，原因有2个:

• 当前routine向channel发送/接收数据时，如果另一端没有相应地接收/发送，那么当前routine则会进行休眠。
• 这个程序的main routine先行在ch <- 1进入休眠状态，程序的余下部分根本来不及运行，那么channel里的数据永远不会被读出，也就不能唤醒main routine，进入“死锁”。

解决这个“死锁”的方法可是是设置channel的容量大小大于1，那么channel就不会因为数据输入而阻塞主程; 或者将数据输入channel的语句置于启动新的goroutine之后。

3. channel作为状态转移的信号源

我跟着MIT的分布式计算课程做了原型为Map-Reduce的课后练习，目的是实现一个Master向Worker分派任务的功能：Master服务器去等待Worker服务器连接注册，Master先将Map任务和Reduce任务分派给这些注册Worker，等待Map任务全部完成，然后将Reduce任务再分配出去，等待全部完成。

// Initialize a channel which records the process of the map jobs.
mapJobChannel := make(chan string)
	
// Start a goroutine to send the nMap(the number of the Map jobs) tasks to the main routine.
go func() {
	for m := 0; m < nMap; m++ {
		// Send the "start a Map job <m>" to the receiver.
		mapJobChannel <- "start, " + strconv.Itoa(m)
	}
}()

// Main routine listens on this mapJobChannel for the Map job task information.
nMapJobs := nMap

// Process the nMap Map tasks util they're all done.
for nMapJobs > 0 {
	// Receive the Map tasks from the channel.
	taskInfo := strings.Split(<-mapJobChannel, ",")
	state, mapNo := taskInfo[0], taskInfo[1]
	
	if state == "start" {
		// Assign a Map task with number mapNo to a worker.
		go func() {
			// Wait for a worker to finish the Map task.
			ok, workNo := assignJobToWorker("Map", mapNo)
			if ok {
				// Send a task finish signal and set the worker's state to idle.
				mapJobChannel <- "end, " + mapNo
				setWorkerState(workNo, "idle")
			} else {
				// Restart this task and set the worker's state to finished.
				mapJobChannel <- "start, " + mapNo
				setWorkerState(workNo, "finished")
			}
		}()
	} else {
		nMapJobs--
	}
}

以上是我截取自己写的代码，关于用channel来传递当前Map任务的进度信息，用类似信号的方式标注当前的任务执行状态。

• 当从channel中读取到”start, {NUM}”时找一个空闲的Worker去执行Map任务，并且等待它的完成，完成成功则向channel中发送”end, {NUM}”信号，表明任务完成，如果失败，就重发”start, {NUM}”信号。
• 从channel中读取到”end, {NUM}”时，把剩余任务数减1。
  这种信号触发的方式，触发Master的状态转移，并且可以通过增加信号以及信号处理的方式，拓展业务处理的情况，暂时还能处理这个需求情景。

代码文件github地址
MIT分布式系统课程