面试题：Go语言中通道缓存大小对性能有何影响

Question

在Go语言里，通道（channel）可以设置缓存大小。请阐述通道缓存大小为0（无缓冲通道）和大于0（有缓冲通道）时，对程序性能和数据传输会产生哪些不同的影响，并举出简单示例说明。

Answer 1

无缓冲通道（缓存大小为 0）

• 对程序性能影响：无缓冲通道会导致发送和接收操作同步进行，若没有对应的接收者，发送操作会阻塞，反之亦然。这在一定程度上会增加程序的等待时间，尤其在并发操作频繁时，可能降低整体性能。但它确保了数据传输的实时性和有序性。
• 对数据传输影响：数据直接从发送者传递到接收者，中间没有缓存空间。只有当接收者准备好接收时，发送者才能成功发送数据，这保证了数据的一致性和同步性。

示例：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        num := 42
        fmt.Println("准备发送数据:", num)
        ch <- num
        fmt.Println("数据已发送")
    }()
    received := <-ch
    fmt.Println("接收到数据:", received)
}

在这个示例中，ch 是一个无缓冲通道。匿名 goroutine 尝试发送数据时会阻塞，直到主函数从通道接收数据。

有缓冲通道（缓存大小大于 0）

• 对程序性能影响：有缓冲通道允许在没有接收者的情况下，发送一定数量的数据到缓存中，减少了发送操作的阻塞频率，提高了并发性能。特别是在数据产生速度较快而处理速度相对较慢的场景下，能有效减少等待时间。
• 对数据传输影响：数据先进入通道的缓存，当缓存满时，后续的发送操作才会阻塞。接收者从缓存中获取数据，这使得数据传输具有一定的异步性。

示例：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 2)
    go func() {
        for i := 0; i < 3; i++ {
            fmt.Println("准备发送数据:", i)
            ch <- i
            fmt.Println("数据", i, "已发送")
        }
        close(ch)
    }()
    for num := range ch {
        fmt.Println("接收到数据:", num)
    }
}

在这个示例中，ch 是一个有缓冲通道，缓存大小为 2。goroutine 可以先发送两个数据到缓存中而不阻塞，当发送第三个数据时，由于缓存已满，会阻塞直到有数据被接收。