面试题：Go语言中通道发送与接收数据的常见模式

Question

在Go语言中，描述一下使用通道（channel）进行数据发送与接收的几种常见模式，例如单向通道的使用场景及代码示例，阻塞与非阻塞发送、接收的区别及如何实现。

Answer 1

1. 单向通道使用场景及代码示例

• 使用场景：单向通道用于限制数据流动方向，比如只能发送（chan<-）或只能接收（<-chan）。常用于封装一个模块，只允许特定方向的数据操作，增强代码安全性和可读性。例如在生产者 - 消费者模型中，生产者向只能发送的通道发送数据，消费者从只能接收的通道读取数据。
• 代码示例：

package main

import (
    "fmt"
)

// 生产者函数，向只能发送的通道发送数据
func producer(ch chan<- int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
    }
    close(ch)
}

// 消费者函数，从只能接收的通道读取数据
func consumer(ch <-chan int) {
    for val := range ch {
        fmt.Println("Received:", val)
    }
}

func main() {
    ch := make(chan int)
    go producer(ch)
    consumer(ch)
}

2. 阻塞与非阻塞发送、接收的区别及实现

• 阻塞发送：
  • 区别：当向通道发送数据时，如果通道已满（对于有缓冲通道）或没有接收者（对于无缓冲通道），发送操作会阻塞当前 goroutine，直到有接收者从通道接收数据（无缓冲通道）或通道有空闲空间（有缓冲通道）。
  • 实现：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    fmt.Println("Sent 1")
    // 这里如果没有接收操作，下一行发送操作会阻塞
    ch <- 2
    fmt.Println("Sent 2")
}

• 非阻塞发送：
  • 区别：非阻塞发送不会阻塞当前 goroutine。如果通道已满（对于有缓冲通道）或没有接收者（对于无缓冲通道），发送操作会立即失败并返回。
  • 实现：通过使用 select 语句结合 default 分支实现。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    select {
    case ch <- 2:
        fmt.Println("Sent 2")
    default:
        fmt.Println("Send operation failed")
    }
}

• 阻塞接收：
  • 区别：当从通道接收数据时，如果通道为空（对于有缓冲通道）或没有发送者（对于无缓冲通道），接收操作会阻塞当前 goroutine，直到有发送者向通道发送数据。
  • 实现：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        ch <- 1
    }()
    val := <-ch
    fmt.Println("Received:", val)
}

• 非阻塞接收：
  • 区别：非阻塞接收不会阻塞当前 goroutine。如果通道为空（对于有缓冲通道）或没有发送者（对于无缓冲通道），接收操作会立即返回零值（如果通道类型是基本类型）和一个表示是否成功接收到数据的布尔值。
  • 实现：同样通过 select 语句结合 default 分支实现。

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    ch := make(chan int)
    select {
    case val := <-ch:
        fmt.Println("Received:", val)
    default:
        fmt.Println("Receive operation failed")
    }
}