Go 中的 Channel 与 Java BlockingQueue 的本质区别

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前言

最近在实现两个需求，中的质区由于两者之间并没有依赖关系，中的质区所以想利用队列进行解耦;但在 Go 的中的质区标准库中并没有现成可用并且并发安全的数据结构;但 Go 提供了一个更加优雅的解决方案，那就是中的质区 channel。

channel 应用

Go 与 Java 的中的质区一个很大的区别就是并发模型不同，Go 采用的中的质区是 CSP(Communicating sequential processes) 模型;用 Go 官方的说法：

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.

翻译过来就是：不用使用共享内存来通信，而是中的质区用通信来共享内存。

而这里所提到的中的亿华云计算质区通信，在 Go 里就是中的质区指代的 channel。

只讲概念并不能快速的中的质区理解与应用，所以接下来会结合几个实际案例更方便理解。中的质区

futrue task

Go 官方没有提供类似于 Java 的中的质区 FutureTask 支持：

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {          ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);         Task task = new Task();         FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(task);         executorService.submit(futureTask);         String s = futureTask.get();         System.out.println(s);         executorService.shutdown();     } } class Task implements Callable<String> {      @Override     public String call() throws Exception {          // 模拟http         System.out.println("http request");         Thread.sleep(1000);         return "request success";     } } 

但我们可以使用 channel 配合 goroutine 实现类似的功能：

func main() {   ch := Request("https://github.com")  select {   case r := <-ch:   fmt.Println(r)  } } func Request(url string) <-chan string {   ch := make(chan string)  go func() {    // 模拟http请求   time.Sleep(time.Second)   ch <- fmt.Sprintf("url=%s, res=%s", url, "ok")  }()  return ch } 

goroutine 发起请求后直接将这个 channel 返回，调用方会在请求响应之前一直阻塞，直到 goroutine 拿到了响应结果。

goroutine 互相通信

/**   * 偶数线程   */  public static class OuNum implements Runnable {       private TwoThreadWaitNotifySimple number;      public OuNum(TwoThreadWaitNotifySimple number) {           this.number = number;      }      @Override      public void run() {           for (int i = 0; i < 11; i++) {               synchronized (TwoThreadWaitNotifySimple.class) {                   if (number.flag) {                       if (i % 2 == 0) {                           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "+-+偶数" + i);                          number.flag = false;                          TwoThreadWaitNotifySimple.class.notify();                      }                  } else {                       try {                           TwoThreadWaitNotifySimple.class.wait();                      } catch (InterruptedException e) {                           e.printStackTrace();                      }                  }              }          }      }  }  /**   * 奇数线程   */  public static class JiNum implements Runnable {       private TwoThreadWaitNotifySimple number;      public JiNum(TwoThreadWaitNotifySimple number) {           this.number = number;      }      @Override      public void run() {           for (int i = 0; i < 11; i++) {               synchronized (TwoThreadWaitNotifySimple.class) {                   if (!number.flag) {                       if (i % 2 == 1) {                           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "+-+奇数" + i);                          number.flag = true;                          TwoThreadWaitNotifySimple.class.notify();                      }                  } else {                       try {                           TwoThreadWaitNotifySimple.class.wait();                      } catch (InterruptedException e) {                           e.printStackTrace();                      }                  }              }          }      }  } 

这里截取了”两个线程交替打印奇偶数“的部分代码。

Java 提供了 object.wait()/object.notify() 这样的等待通知机制，可以实现两个线程间通信。

go 通过 channel 也能实现相同效果：

func main() {   ch := make(chan struct{ })  go func() {    for i := 1; i < 11; i++ {     ch <- struct{ }{ }    //奇数    if i%2 == 1 {      fmt.Println("奇数:", i)    }   }  }()  go func() {    for i := 1; i < 11; i++ {     <-ch    if i%2 == 0 {      fmt.Println("偶数:", i)    }   }  }()  time.Sleep(10 * time.Second) } 

本质上他们都是利用了线程(goroutine)阻塞然后唤醒的特性，只是 Java 是通过 wait/notify 机制;

而 go 提供的 channel 也有类似的特性：

向 channel 发送数据时(ch<-struct{ }{ })会被阻塞，直到 channel 被消费(<-ch)。

以上针对于无缓冲 channel。

channel 本身是由 go 原生保证并发安全的服务器租用，不用额外的同步措施，可以放心使用。

广播通知

不仅是两个 goroutine 之间通信，同样也能广播通知，类似于如下 Java 代码：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {      for (int i = 0; i < 10; i++) {          new Thread(() -> {              try {                  synchronized (NotifyAll.class){                      NotifyAll.class.wait();                 }                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "done....");             } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();             }         }).start();     }     Thread.sleep(3000);     synchronized (NotifyAll.class){          NotifyAll.class.notifyAll();     } } 

主线程将所有等待的子线程全部唤醒，这个本质上也是通过 wait/notify 机制实现的，区别只是通知了所有等待的线程。

换做是 go 的实现：

func main() {   notify := make(chan struct{ })  for i := 0; i < 10; i++ {    go func(i int) {     for {      select {      case <-notify:      fmt.Println("done.......",i)      return     case <-time.After(1 * time.Second):      fmt.Println("wait notify",i)     }    }   }(i)  }  time.Sleep(1 * time.Second)  close(notify)  time.Sleep(3 * time.Second) } 

当关闭一个 channel 后，会使得所有获取 channel 的 goroutine 直接返回，不会阻塞，正是利用这一特性实现了广播通知所有 goroutine 的目的。

注意，同一个 channel 不能反复关闭，不然会出现panic。

channel 解耦

以上例子都是基于无缓冲的 channel，通常用于 goroutine 之间的同步;同时 channel 也具备缓冲的云南idc服务商特性：

ch :=make(chan T, 100) 

可以直接将其理解为队列，正是因为具有缓冲能力，所以我们可以将业务之间进行解耦，生产方只管往 channel 中丢数据，消费者只管将数据取出后做自己的业务。

同时也具有阻塞队列的特性：

当 channel 写满时生产者将会被阻塞。 当 channel 为空时消费者也会阻塞。

从上文的例子中可以看出，实现相同的功能 go 的写法会更加简单直接，相对的 Java 就会复杂许多(当然这也和这里使用的偏底层 api 有关)。

Java 中的 BlockingQueue

这些特性都与 Java 中的 BlockingQueue 非常类似，他们具有以下的相同点：

可以通过两者来进行 goroutine/thread 通信。 具备队列的特征，可以解耦业务。 支持并发安全。

同样的他们又有很大的区别，从表现上看：

channel 支持 select 语法，对 channel 的管理更加简洁直观。 channel 支持关闭，不能向已关闭的 channel 发送消息。 channel 支持定义方向，在编译器的帮助下可以在语义上对行为的描述更加准确。

当然还有本质上的区别就是 channel 是 go 推荐的 CSP 模型的核心，具有编译器的支持，可以有很轻量的成本实现并发通信。

而 BlockingQueue 对于 Java 来说只是一个实现了并发安全的数据结构，即便不使用它也有其他的通信方式;只是他们都具有阻塞队列的特征，所有在初步接触 channel 时容易产生混淆。

相同点 channel 特有 阻塞策略 支持select 设置大小 支持关闭 并发安全 自定义方向 普通数据结构 编译器支持

总结

有过一门编程语言的使用经历在学习其他语言是确实是要方便许多，比如之前写过 Java 再看 Go 时就会发现许多类似之处，只是实现不同。

拿这里的并发通信来说，本质上是因为并发模型上的不同;

Go 更推荐使用通信来共享内存，而 Java 大部分场景都是使用共享内存来通信(这样就得加锁来同步)。

带着疑问来学习确实会事半功倍。

很赞哦!（52）