Go Quiz: 从Go面试题看channel的注意事项

面试题

这是Go Quiz系列的第2篇，关于channel和select的特性。

这道题比较简单，但是通过这道题可以加深我们对channel和select的理解。

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package main

func main() {
	c := make(chan int, 1)
	for done := false; !done; {
		select {
		default:
			print(1)
			done = true
		case <-c:
			print(2)
			c = nil
		case c <- 1:
			print(3)
		}
	}
}

• A: 321
• B: 21
• C: 1
• D: 31

这道题主要考察以下知识点：

• channel的数据收发在什么情况会阻塞？

• select的运行机制是怎样的？

• nil channel收发数据是什么结果？

解析

1. 对于无缓冲区的channel，往channel发送数据和从channel接收数据都会阻塞。

2. 对于nil channel和有缓冲区的channel，收发数据的机制如下表所示：

   channel	nil	空的	非空非满	满了
   往channel发送数据	阻塞	发送成功	发送成功	阻塞
   从channel接收数据	阻塞	阻塞	接收成功	接收成功
   关闭channel	panic	关闭成功	关闭成功	关闭成功

3. channel被关闭后：

   • 往被关闭的channel发送数据会触发panic。

   • 从被关闭的channel接收数据，会先读完channel里的数据。如果数据读完了，继续从channel读数据会拿到channel里存储的元素类型的零值。

     1	data, ok := <- c

     对于上面的代码，如果channel c关闭了，继续从c里读数据，当c里还有数据时，data就是对应读到的值，ok的值是true。如果c的数据已经读完了，那data就是零值，ok的值是false。

   • channel被关闭后，如果再次关闭，会引发panic。

4. select的运行机制如下：

   • 选取一个可执行不阻塞的case分支，如果多个case分支都不阻塞，会随机选一个case分支执行，和case分支在代码里写的顺序没关系。
   • 如果所有case分支都阻塞，会进入default分支执行。
   • 如果没有default分支，那select会阻塞，直到有一个case分支不阻塞。

根据以上规则，本文最开始的题目，在运行的时候

• 第1次for循环，只有c <- 1是不阻塞的，所以最后一个case分支执行，打印3。
• 第2次for循环，只有<-c是不阻塞的，所以第1个case分支执行，打印2，同时channel被赋值为nil。
• 第3次for循环，因为channel是nil，对nil channel的读和写都阻塞，所以进入default分支，打印1，done设置为true，for循环退出，程序运行结束。

因此打印结果是321,答案是A。

加餐：channel函数传参是引用传递？

网上有些文章写Go的slice，map，channel作为函数参数是传引用，这是错误的，Go语言里只有值传递，没有引用传递。

既然channel是值传递，那为什么channel作为函数形参时，函数内部对channel的读写对外部的实参channel是可见的呢？

对于这个问题，看Go的源码就一目了然了。channel定义在src/runtime/chan.go第33行，源码地址：https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan.go#L33

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func makechan(t *chantype, size int) *hchan

// channel结构体
type hchan struct {
	qcount   uint           // total data in the queue
	dataqsiz uint           // size of the circular queue
	buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements
	elemsize uint16
	closed   uint32
	elemtype *_type // element type
	sendx    uint   // send index
	recvx    uint   // receive index
	recvq    waitq  // list of recv waiters
	sendq    waitq  // list of send waiters

	// lock protects all fields in hchan, as well as several
	// fields in sudogs blocked on this channel.
	//
	// Do not change another G's status while holding this lock
	// (in particular, do not ready a G), as this can deadlock
	// with stack shrinking.
	lock mutex
}

我们通过make函数来创建channel时，Go会调用运行时的makechan函数。

从上面的代码可以看出makechan返回的是指向channel的指针。

因此channel作为函数参数时，实参channel和形参channel都指向同一个channel结构体的内存空间，所以在函数内部对channel形参的修改对外部channel实参是可见的，反之亦然。

开源地址

文章和示例代码开源地址在GitHub: https://github.com/jincheng9/go-tutorial

公众号：coding进阶

个人网站：https://jincheng9.github.io/

知乎：https://www.zhihu.com/people/thucuhkwuji

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References

• https://go101.org/quizzes/channel-1.html
• https://jincheng9.github.io/
• https://github.com/jincheng9/go-tutorial/tree/main/workspace/lesson19
• https://github.com/jincheng9/go-tutorial/tree/main/workspace/lesson29