面试题：Go语言中Channel的缓冲区大小对通信有何影响

Question

在Go语言中，当声明一个带缓冲区的Channel时，例如`ch := make(chan int, 5)`，请阐述缓冲区大小为5对Channel通信机制会产生怎样不同的表现？分别从发送和接收操作时，缓冲区为空、未满、满的情况进行分析。

Answer 1

发送操作

1. 缓冲区为空：
   • 当缓冲区为空时，发送操作会立即将数据放入缓冲区，而不会阻塞。例如：

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    ch <- 1
    fmt.Println("Data sent to channel when buffer was empty")
}

2. 缓冲区未满：
   • 只要缓冲区未满，发送操作都能立即完成，将数据放入缓冲区。例如：

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    for i := 0; i < 3; i++ {
        ch <- i
    }
    fmt.Println("Data sent to channel when buffer was not full")
}

3. 缓冲区满：
   • 当缓冲区满时，发送操作会阻塞，直到有其他 goroutine 从 Channel 中接收数据，腾出空间。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
    }
    go func() {
        time.Sleep(2 * time.Second)
        <-ch
        fmt.Println("Receiver removed data, unblocking sender")
    }()
    ch <- 6
    fmt.Println("Data sent after receiver made space")
}

接收操作

1. 缓冲区为空：
   • 接收操作会阻塞，直到有数据被发送到 Channel 中。例如：

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    go func() {
        time.Sleep(2 * time.Second)
        ch <- 1
        fmt.Println("Data sent to channel, unblocking receiver")
    }()
    data := <-ch
    fmt.Println("Received data:", data)
}

2. 缓冲区未满：
   • 接收操作会从缓冲区中取出数据，不会阻塞。例如：

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    ch <- 1
    data := <-ch
    fmt.Println("Received data from non - full buffer:", data)
}

3. 缓冲区满：
   • 接收操作同样会从缓冲区中取出数据，不会阻塞，并且取出数据后，缓冲区会腾出空间，可用于后续的发送操作。例如：

package main

import "fmt"

func main() {
    ch := make(chan int, 5)
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
    }
    data := <-ch
    fmt.Println("Received data from full buffer:", data)
}

综上所述，缓冲区大小为5的 Channel 在通信时，发送操作在缓冲区未满时不会阻塞，满时阻塞；接收操作在缓冲区为空时阻塞，非空时不阻塞。这种机制使得多个 goroutine 之间的数据传递更加灵活和高效，同时也需要开发者谨慎处理以避免死锁等问题。