面试题：Go语言中通道（channel）的缓冲与非缓冲有何区别

Question

请详细阐述Go语言中缓冲通道与非缓冲通道在定义、特性以及适用场景方面的区别，并举例说明如何创建这两种通道。

Answer 1

定义区别

• 非缓冲通道：也叫无缓冲通道，在创建时不指定缓冲区大小。定义格式为 make(chan Type)，例如 ch := make(chan int)。这种通道在发送和接收操作时，发送方和接收方必须同时准备好，它们之间是同步的。
• 缓冲通道：创建时指定了缓冲区大小。定义格式为 make(chan Type, capacity)，例如 ch := make(chan int, 5)。缓冲区用于暂存数据，使得发送操作在缓冲区未满时不需要立即有接收方准备好。

特性区别

• 非缓冲通道：
  • 数据传递是同步的，发送操作和接收操作会阻塞，直到双方都准备好。
  • 保证收发数据的顺序性，先发送的数据先被接收。
• 缓冲通道：
  • 发送操作在缓冲区未满时不会阻塞，接收操作在缓冲区非空时不会阻塞。
  • 当缓冲区满时发送操作会阻塞，缓冲区空时接收操作会阻塞。
  • 数据顺序性依赖于发送和接收操作的顺序，缓冲区只是暂存数据。

适用场景区别

• 非缓冲通道：
  • 适用于需要确保数据同步传递的场景，比如在多个 goroutine 之间进行精确的同步操作，例如信号传递。
  • 例如实现一个简单的信号同步，主 goroutine 等待子 goroutine 完成任务后再继续执行：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    done := make(chan struct{})
    go func() {
        // 模拟一些工作
        fmt.Println("子 goroutine 工作中")
        done <- struct{}{}
    }()
    <-done
    fmt.Println("主 goroutine 继续执行")
}

• 缓冲通道：
  • 适用于解耦发送方和接收方的场景，例如生产者 - 消费者模型，生产者可以持续向缓冲区发送数据，消费者从缓冲区消费数据，只要缓冲区有空间或有数据，它们就可以异步工作。
  • 如下是简单的生产者 - 消费者示例：

package main

import (
    "fmt"
)

func producer(ch chan int) {
    for i := 0; i < 5; i++ {
        ch <- i
        fmt.Printf("生产者发送: %d\n", i)
    }
    close(ch)
}

func consumer(ch chan int) {
    for num := range ch {
        fmt.Printf("消费者接收: %d\n", num)
    }
}

func main() {
    ch := make(chan int, 3)
    go producer(ch)
    go consumer(ch)
    select {}
}

创建示例

• 非缓冲通道创建：

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建非缓冲通道
    unbufferedChan := make(chan int)
    go func() {
        unbufferedChan <- 42
    }()
    value := <-unbufferedChan
    fmt.Println("接收到的值:", value)
}

• 缓冲通道创建：

package main

import "fmt"

func main() {
    // 创建缓冲通道，缓冲区大小为 2
    bufferedChan := make(chan int, 2)
    bufferedChan <- 10
    bufferedChan <- 20
    fmt.Println("从缓冲通道接收:", <-bufferedChan)
    fmt.Println("从缓冲通道接收:", <-bufferedChan)
}