Go channel 的妙用

昨天在内网上看到一篇讲数据库连接的文章，列出了一些 sql 包的一些源码，我注意到其中取用、归还连接的方式非常有意思——通过临时创建的 channel 来传递连接。

在 sql.DB 结构体里，使用 freeConn 字段来表示当前所有的连接，也就是一个连接池。

type DB struct {
    freeConn     []*driverConn
}

当需要拿连接的时候，从 freeConn 中取出第一个元素：

conn := db.freeConn[0]
copy(db.freeConn, db.freeConn[1:])
db.freeConn = db.freeConn[:numFree-1]
conn.inUse = true

取 slice 切片的第一个元素，然后将 slice 后面的元素往前挪，最后通过截断来“释放”最后一个元素。

当然，能进行上述操作的前提是切片 db.freeConn 长度大于 0，即有空闲连接存在。如果当前没有空闲连接，那如何处理呢？接下来就是 channel 的妙用的地方。

sql.DB 结构体里还有另一个字段 connRequests，它用来存储当前有哪些“协程”在申请连接：

type DB struct {
    freeConn     []*driverConn
    connRequests map[uint64]chan connRequest
}

connRequests 的 key 是一个 uint64类型，其实就是一个递增加 1 的 key；而 connRequest 表示申请一个新连接的请求：

type connRequest struct {
 conn *driverConn
 err  error
}

这里的 conn 正是需要的连接。

当连接池中没有空闲连接的时候：

req := make(chan connRequest, 1)
reqKey := db.nextRequestKeyLocked()
db.connRequests[reqKey] = req

先是构建了一个 chan connRequest，同时拿到了一个 reqKey，将它和 req 绑定到 connRequests 中。

接下来，在 select 中等待超时或者从 req 这个 channel 中拿到空闲连接：

select {
 case <-ctx.Done():
  
 case ret, ok := <-req:
  if !ok {
   return nil, errDBClosed
  }
  
  return ret.conn, ret.err
}

可以看到，select 有两个 case，第一个是通过 context 控制的 <-Done；第二个则是前面构造的 <-req，如果从 req 中读出了元素，那就相当于获得了连接：ret.conn。

那什么时候会向 req 中发送连接呢？答案是在向连接池归还连接的时候。

前面提到，空闲连接是一个切片，归还的时候直接 append 到这个切片就可以了：

func (db *DB) putConnDBLocked(dc *driverConn, err error) bool {
    db.freeConn = append(db.freeConn, dc)
}

但其实在 append 之前，还会去检查当前 connRequests 中是否有申请空闲连接的请求：

if c := len(db.connRequests); c > 0 {
 var req chan connRequest
 var reqKey uint64
 for reqKey, req = range db.connRequests {
  break
 }
 delete(db.connRequests, reqKey) // Remove from pending requests.
 if err == nil {
  dc.inUse = true
 }
 req <- connRequest{
  conn: dc,
  err:  err,
 }
 return true
} 

如果有请求的话，直接将当前连接“塞到” req channel 里去了。另一边，申请连接的 goroutine 就可以从 req channel 中读出 conn。

于是，通过 channel 就实现了一次“连接传输”的功能。

这让我想到不久之前芮神写的一篇《高并发服务遇redis瓶颈引发time-wait事故》，文中提到了将多个 redis command 组装为一个 pipeline：

调用方把 redis command 和接收结果的 chan 推送到任务队列中，然后由一个 worker 去消费，worker 组装多个 redis cmd 为 pipeline，向 redis 发起请求并拿回结果，拆解结果集后，给每个命令对应的结果 chan 推送结果。调用方在推送任务到队列后，就一直监听传输结果的 chan。

这里的用法就和本文描述的 channel 用法一致。

细想一下，以上提到的 channel 用法很神奇吗？我们平时没有接触过吗？

我用过最多的是“生产者-消费者”模式，先启动 N 个 goroutine 消费者，读某个 channel，之后，生产者再在某个时候向 channel 中发送元素：

for i := 0; i < engine.workerNum; i++ {
    go func() {
        for {
            work = <-engine.workChan
        }
    }
}

另外，我还会用 channel 充当一个 “ready” 的信号，用来指示某个“过程”准备好了，可以接收结果了：

func (j *Job) Finished() <-chan bool {
 return j.finish
}

前面提到的“生产者-消费者”和 “ready” 信号这两种 channel 用法和本文的 channel 用法并没有什么本质区别。唯一不同的点是前者的 channel 是事先创建好的，并且是“公用”的；而本文中用到的 channel 实际上是“临时”创建的，并且只有这一个请求使用。

最后，用曹大最近在读者群里说的话结尾：

1. 抄代码是很好的学习方式。
2. 选一两个感兴趣的方向，自己尝试实现相应的 feature list，实现完和标准实现做对比。
3. 先积累再创造，别一上来就想着造轮子，看的多了碰上很多东西就有新思路了。

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