Go言語のチャネルとは何ですか?

Go 言語のチャネルは、異なるゴルーチン間の通信と同期を実装するために使用できる特別なデータ構造です。これは Go 言語の同時実行モデルの中核コンポーネントの 1 つであり、Go 言語で最も重要な同時実行プリミティブです。

それでは、なぜチャネルがそれほど重要なのでしょうか? Go 言語の同時実行モデルは基本的に CSP (Communicating Sequential Processes) モデルに基づいており、チャネルは CSP モデルのチャネルであるため、その役割は、異なるゴルーチン間でデータを転送するために使用されるパイプに似ており、ゴルーチンを作成します。データの同期がとても便利になります。

Go 言語では、組み込みの make 関数を使用してチャネルを作成し、チャネル要素のタイプとバッファのサイズ (必要に応じて) を指定できます。そうでない場合は、バッファ サイズが指定されている場合、チャネルはバッファリングされていないことを確認してください。これは、ゴルーチンがバッファリングされていないチャネルからデータを読み取る場合、別のゴルーチンがそのチャネルにデータを書き込むまでブロックされることを意味します。同様に、ゴルーチンがバッファリングされていないチャネルにデータを書き込むと、別のゴルーチンがそのチャネルからデータを読み取るまでブロックされます。

これとは対照的に、バッファ付きチャネルは、バッファがいっぱいでない場合はノンブロッキング書き込み操作を実行でき、バッファがいっぱいの場合にのみブロックされます。同様に、バッファ付きチャネルは、バッファが空でない場合に非ブロッキング読み取り操作を実行でき、バッファが空の場合のみブロックします。

Go 言語では、チャネルを介してデータを渡すのは非常に簡単です。たとえば、次のコードは 2 つのゴルーチンを作成する方法を示しています。1 つのゴルーチンはチャネルにデータを送信し、もう 1 つのゴルーチンはチャネルからデータを受信して​​出力します。

ch := make(chan int)        // 创建一个无缓冲的 channel
ch2 := make(chan string, 10)  // 创建一个带有缓冲区的 string 类型的 channel，缓冲区大小为 10

上記のコードでは、 named は ch のチャネルであり、それを送信者と受信者の 2 つのゴルーチンに渡します。送信側のゴルーチンは 3 つの整数値を ch に送信し、チャネルを閉じて、データの送信が終了したことを示します。受信側のゴルーチンは ch から整数値を受け取り、それぞれの値を出力します。最後に、 fmt.Scanln() を使用してメインの goroutine をブロックし、プログラムが終了しないようにします。

チャネルが閉じられると、そこからデータを読み取るゴルーチンはブロックせずにすぐにゼロ値を取得することに注意してください。したがって、上記のコードでは、for ループを使用してチャネルからデータを継続的に読み取り、チャネルが閉じられるとループが終了します。

通常のチャネルに加えて、Go 言語には select ステートメントを備えたチャネルも用意されています。 select ステートメントを使用すると、複数のチャネルから選択することができ、いずれかのチャネルの準備が整うと、対応する操作がすぐに実行されます。簡単な例を次に示します。

package main

import "fmt"

func sender(ch chan int) {
    ch <- 10
    ch <- 20
    ch <- 30
    close(ch)
}

func receiver(ch chan int) {
    for {
        val, ok := <- ch
        if !ok {
            break
        }
        fmt.Println(val)
    }
}

func main() {
    ch := make(chan int)
    go sender(ch)
    go receiver(ch)
    fmt.Scanln()
}

上記のコードでは、2 つのチャネル ch1 と ch2 をそれぞれ作成し、それらにデータを送信しました。メインのゴルーチンでは、select ステートメントを使用して、2 つのチャネルから準備されたチャネルを選択し、チャネルから受け取った値を出力します。この例では、ch1 のデータが先に到着するため、select は最初に ch1 を選択します。

要約すると、Go 言語のチャネルは、ゴルーチン間の通信と同期を実現するために使用できる非常に重要な同時実行プリミティブです。チャネルを使用すると、同時プログラミングをシンプルかつ洗練されたものにすることができます。特に、一部の複雑な同時実行シナリオでは、チャネルの役割が特に明らかです。

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