面试题：Go中chan通信机制的缓冲区作用

Question

在Go语言中，带缓冲区的chan和不带缓冲区的chan在通信机制上有什么区别？请举例说明缓冲区大小对chan操作的影响。

Answer 1

不带缓冲区的chan（无缓冲通道）

1. 通信机制：
   • 无缓冲通道在发送（<-）和接收（<-）操作时，二者是同步进行的。也就是说，当一个 goroutine 向无缓冲通道发送数据时，它会阻塞，直到另一个 goroutine 从该通道接收数据。同样，当一个 goroutine 从无缓冲通道接收数据时，它也会阻塞，直到有其他 goroutine 向该通道发送数据。
   • 这种机制保证了数据的发送和接收是原子性的，并且可以用于 goroutine 之间的同步。
2. 示例：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        fmt.Println("子 goroutine 准备发送数据")
        ch <- 42
        fmt.Println("子 goroutine 数据发送完成")
    }()
    fmt.Println("主 goroutine 准备接收数据")
    data := <-ch
    fmt.Printf("主 goroutine 接收到数据: %d\n", data)
}

在这个例子中，主 goroutine 会阻塞在 <-ch 这一行，直到子 goroutine 执行 ch <- 42 发送数据。同样，子 goroutine 会阻塞在 ch <- 42 这一行，直到主 goroutine 执行 <-ch 接收数据。

带缓冲区的chan（有缓冲通道）

1. 通信机制：
   • 有缓冲通道允许在没有接收者的情况下，先发送一定数量的数据到通道中，这个数量就是缓冲区的大小。只有当通道的缓冲区满了，再进行发送操作才会阻塞；同样，只有当通道的缓冲区为空时，接收操作才会阻塞。
   • 有缓冲通道更侧重于数据的异步传递，而不是同步。
2. 缓冲区大小对chan操作的影响示例：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 2)
    fmt.Println("主 goroutine 准备发送数据")
    ch <- 1
    ch <- 2
    fmt.Println("主 goroutine 数据发送完成")
    fmt.Println("主 goroutine 准备接收数据")
    data1 := <-ch
    data2 := <-ch
    fmt.Printf("主 goroutine 接收到数据: %d, %d\n", data1, data2)
}

在这个例子中，通道 ch 的缓冲区大小为2。主 goroutine 可以连续发送两个数据而不会阻塞，因为缓冲区足够容纳这两个数据。如果将缓冲区大小改为1，那么 ch <- 2 这一行就会阻塞，直到有接收者从通道中取走一个数据，腾出空间。

总结来说，无缓冲通道用于同步 goroutine，有缓冲通道用于异步数据传递，缓冲区大小决定了通道在阻塞发送操作前能容纳的数据量。