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Channels

Go 言語げんごの Channel：Goroutine 間かんの通信つうしんメカニズム。

Channel 概念

  • FIFO：Queue 構造こうぞう
  • データの受信じゅしんと送信そうしん
  • Goroutines 間かんの通信つうしんのための組くみ込こみ機能きのう

goroutine からデータを返かえす必要ひつようがある場合ばあいは、Channel を使用しよう。

Channel の作成 

make(chan val-type)

Channel Buffering

デフォルトでは channel はバッファなし

Unbuffered Channel

  • 読よみ書かきの両方りょうほうが完了かんりょうするまで main は終了しゅうりょうできない
  • バッファなし channel は値あたいを格納かくのうする容量ようりょうがない
  • 送信者そうしんしゃは受信者じゅしんしゃが値あたいを受うけ取とるまでブロックする
  • goroutine 間かんの同期どうき通信つうしんに使用しよう
  • 送信者そうしんしゃと受信者じゅしんしゃの両方りょうほうが準備じゅんびできてから値あたいを交換こうかん
func main(){
    ch := make(chan int)

    go func(){
        ch <- 42
    }()

    fmt.Println(<-ch)
}

Buffered Channel

  • 読よみ書かきは異ことなる Goroutine 環境かんきょうで行おこなう必要ひつようがある
  • 値あたいを格納かくのうする定義ていぎされた容量ようりょうを持もつ
  • 送信者そうしんしゃは channel が満杯まんぱいの時ときだけブロック
  • 受信者じゅしんしゃは channel が空からの時ときだけブロック
  • 送信者そうしんしゃと受信者じゅしんしゃのタイミングを分離ぶんりし、ある程度ていどの非同期性ひどうきせいを提供ていきょう
func main(){
    ch := make(chan int, 2)

    ch <- 100
    ch <- 10

    result1 := <-ch
    result2 := <-ch
}

Buffered と Unbuffered の使い分け

Buffered Channel は：起動きどうした goroutine の数かずが分わかっている、goroutine の数かずを制限せいげんしたい、またはキューに入いれる作業さぎょう量りょうを制限せいげんしたい場合ばあいに適てきしている。

Channel Operations

値の送信

  • <- は channel 送信そうしん演算子えんざんし
  • v は channel ch の要素ようそ型かたに代入だいにゅう可能かのうな値あたい
ch <- v

値の受信

  • <- は channel 受信じゅしん演算子えんざんし
  • val は channel から読よみ取とったデータを格納かくのうする変数へんすう
val := <-ch

Channel を閉じる

  • close 関数かんすうの引数ひきすうは channel 値あたい
close(ch)
  • ok が true なら channel は開ひらいている
  • ok が false なら channel は閉とじており、受うけ取とる値あたいがない
v, ok := <-ch

Channel 容量の確認 

cap(ch)

Channel 長さの確認 

len(ch)

Deadlock、Panic、Resource Leak Cases

Channel Deadlock 

// Case 1: 単一 Goroutine がバッファなし Channel に書き込み
func deadlock1() {
    ch := make(chan int)
    ch <- 1  // deadlock: 受信者がいない
}

// Case 2: 単一 Goroutine がバッファなし Channel から読み取り
func deadlock2() {
    ch := make(chan int)
    <-ch  // deadlock: 送信者がいない
}

// Case 3: 循環依存
func deadlock3() {
    ch1, ch2 := make(chan int), make(chan int)
    go func() {
        ch1 <- 1  // ch2 を待つ
        <-ch2
    }()
    go func() {
        ch2 <- 1  // ch1 を待つ
        <-ch1
    }()
}

// Case 4: バッファが満杯
func deadlock4() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    ch <- 2  // deadlock: バッファが満杯
}

// Case 5: nil channel 操作
func deadlock5() {
    var ch chan int
    <-ch  // deadlock: nil channel
}

// Case 6: select 全てブロック
func deadlock6() {
    ch := make(chan int)
    select {
    case <-ch:
    case ch <- 1:
    }  // deadlock: default なし
}

// Case 7: range で channel が閉じられていない
func deadlock7() {
    ch := make(chan int)
    for v := range ch {  // deadlock: 閉じられていない
    }
}

// Case 8: mutex の誤用
func deadlock8() {
    var mu sync.Mutex
    ch := make(chan int)
    mu.Lock()
    ch <- 1  // deadlock: mutex が解除されない
}

Channel Panic 

// Case 1: 閉じた後に書き込み
func panic1() {
    ch := make(chan int)
    close(ch)
    ch <- 1  // panic: 閉じた channel に書き込み
}

// Case 2: 二重クローズ
func panic2() {
    ch := make(chan int)
    close(ch)
    close(ch)  // panic: 二重クローズ
}

// Case 3: 閉じた channel に送信
func panic3() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        close(ch)
    }()
    ch <- 1  // panic の可能性: 閉じた channel に送信
}

// Case 4: nil channel クローズ
func panic4() {
    var ch chan int
    close(ch)  // panic: nil channel クローズ
}

// Case 5: 閉じた channel で select 送信
func panic5() {
    ch := make(chan int)
    close(ch)
    select {
    case ch <- 1:  // panic: 閉じた channel に送信
    default:
    }
}

Resource Leak 

// Case 1: Goroutine リーク
func leak1() {
    ch := make(chan int)
    go func() {
        <-ch  // goroutine が永遠にブロック
    }()
}

// Case 2: 受信者が送信者より多い
func leak2() {
    ch := make(chan int, 1)
    ch <- 1
    close(ch)
    <-ch
    <-ch  // deadlock にならないが、ゼロ値を受信
}

// Case 3: Context キャンセルが処理されない
func leak3() {
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    ch := make(chan int)
    go func() {
        select {
        case <-ctx.Done():
            return
        case ch <- 1:
        }
    }()
    cancel()  // goroutine がリークする可能性
}

Select

  • 複数ふくすうの channel 操作そうさを待まつことができる
  • Channel と Goroutines と組くみ合あわせて同期どうきと並行へいこう処理しょりを管理かんりする強力きょうりょくなツール

select vs switch

selectswitch
ブロック可能かのう（channel で使用しよう）非ブロッキング
非ひ決定的けっていてき（ランダムに case を選択せんたく）決定的けっていてき（順番じゅんばんに一致いっちする case を選択せんたく）

関連トピック

Context