1. channel 基本概念

Go 的 channel（通道）是 goroutine 之间通信的核心机制，支持安全地在多个协程间传递数据。

  • channel 定义：channel 是一种类型安全的队列，支持发送（send）和接收（receive）操作。
  • 声明方式：make(chan T) 创建一个元素类型为 T 的 channel。
  • 本质作用：实现 goroutine 之间的同步与数据共享。

2. channel 的类型与区别

2.1 无缓冲 channel

  • 创建方式：make(chan T)
  • 特点：
    • 发送和接收操作必须同步进行。
    • 发送方会阻塞，直到有接收方接收数据。
    • 适合严格同步、协作场景。

示例：

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results := make(chan int)
for i := 0; i < 2; i++ {
    go func(i int) {
        results <- i // 阻塞，直到主协程接收
    }(i)
}
for i := 0; i < 2; i++ {
    <-results
}

2.2 有缓冲 channel

  • 创建方式：make(chan T, N)，N 为缓冲区大小。
  • 特点：
    • 发送方只要缓冲区未满就不会阻塞。
    • 接收方只要缓冲区不为空就能立即取到数据。
    • 适合高并发、批量收集等场景。

示例：

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results := make(chan int, 2)
for i := 0; i < 2; i++ {
    go func(i int) {
        results <- i // 只要缓冲区没满，不会阻塞
    }(i)
}
for i := 0; i < 2; i++ {
    <-results
}

3. 应用场景对比

3.1 无缓冲 channel 典型应用

  • 强同步：如生产者-消费者一对一、协程轮流执行、信号通知等。
  • 示例：严格同步
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ch := make(chan int)
go func() {
    val := <-ch
    fmt.Println("收到数据：", val)
}()
fmt.Println("准备发送数据")
ch <- 42 // 阻塞，直到上面协程接收
fmt.Println("数据已发送")

3.2 有缓冲 channel 典型应用

  • 高并发批量收集：如并发任务结果收集、日志异步写入等。
  • 示例：批量收集
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results := make(chan int, 100)
for i := 0; i < 100; i++ {
    go func(i int) {
        results <- i
    }(i)
}
for i := 0; i < 100; i++ {
    <-results
}

4. 性能对比实验（高并发场景）

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package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func main() {
    const N = 1000000
    // 无缓冲 channel
    results1 := make(chan int)
    start := time.Now()
    for i := 0; i < N; i++ {
        go func(i int) {
            results1 <- i
        }(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    for i := 0; i < N; i++ {
        <-results1
    }
    fmt.Printf("无缓冲 channel 总耗时: %v\n", time.Since(start))

    // 有缓冲 channel
    results2 := make(chan int, N)
    start = time.Now()
    for i := 0; i < N; i++ {
        go func(i int) {
            results2 <- i
        }(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
    for i := 0; i < N; i++ {
        <-results2
    }
    fmt.Printf("有缓冲 channel 总耗时: %v\n", time.Since(start))
}

实验结果示例：

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无缓冲 channel 总耗时: 2.8s
有缓冲 channel 总耗时: 1.4s
  • 结论：高并发下，有缓冲 channel 能显著减少阻塞、提升性能。

5. 场景举例与最佳实践

5.1 无缓冲 channel 场景

  • 线程/协程间轮流执行任务
  • 信号通知、流水线严格同步
  • 需要“你等我、我等你”的协作逻辑

5.2 有缓冲 channel 场景

  • 并发任务批量收集结果
  • 日志、消息异步处理
  • 缓冲区大小建议等于并发 goroutine 数量

6. 总结与建议

  • 无缓冲 channel：适合需要强同步、协作的场景。
  • 有缓冲 channel：适合高并发、批量处理，能显著提升性能。
  • 选择建议：
    • 需要严格同步时用无缓冲 channel
    • 需要高并发/批量收集时用有缓冲 channel
    • 缓冲区大小建议根据实际并发量设置

合理选择 channel 类型，有助于提升 Go 程序的并发性能与可读性。