面试题：Go语言中无缓冲通道在生产者 - 消费者模型中的应用

Question

请描述在Go语言中，如何使用无缓冲通道构建一个简单的生产者 - 消费者模型。请给出代码示例，并解释无缓冲通道在这个模型中是如何保证数据同步和通信的。

Answer 1

代码示例

package main

import (
    "fmt"
)

// 生产者函数，向通道发送数据
func producer(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
        fmt.Printf("Produced: %d\n", i)
    }
    close(ch)
}

// 消费者函数，从通道接收数据
func consumer(ch chan int) {
    for val := range ch {
        fmt.Printf("Consumed: %d\n", val)
    }
}

使用示例

func main() {
    ch := make(chan int)

    go producer(ch)
    go consumer(ch)

    // 防止主函数退出
    select {}
}

无缓冲通道保证数据同步和通信的原理

1. 同步：无缓冲通道在发送和接收操作时是阻塞的。当生产者向无缓冲通道发送数据时，如果此时没有消费者在接收数据，生产者会阻塞在 ch <- i 这一行代码处，直到有消费者准备好接收数据。同样，当消费者从无缓冲通道接收数据时，如果此时没有生产者发送数据，消费者会阻塞在 val := <- ch 这一行代码处，直到有生产者发送数据。这种阻塞特性确保了生产者和消费者之间的同步，即数据发送和接收是一一对应的，不会出现数据丢失或竞争条件。
2. 通信：无缓冲通道作为生产者和消费者之间的数据桥梁，使得数据能够从生产者传递到消费者。生产者通过 ch <- 语句将数据发送到通道，消费者通过 <- ch 语句从通道接收数据。当生产者发送数据并且消费者接收数据时，数据在两者之间完成了传递，实现了通信功能。另外，通过 close(ch) 关闭通道可以通知消费者没有更多数据，消费者通过 for val := range ch 这种方式可以优雅地处理通道关闭，保证在没有数据时退出循环。