Каковы основные свойства каналов в Go и для чего они используются?

Каналы в Go — это основной механизм для безопасной и синхронизированной коммуникации между горутинами. Они позволяют избежать состояния гонки при доступе к общим данным.

Ключевые свойства:

1. Типизированность (Typed): Канал может передавать данные только одного, заранее определенного типа. Это обеспечивает безопасность типов на этапе компиляции.

2. Синхронизация и блокировка (Synchronization & Blocking):

   • Небуферизованный канал (make(chan T)): Отправка (ch <- data) блокирует горутину-отправителя до тех пор, пока другая горутина не будет готова принять данные (<-ch), и наоборот. Это обеспечивает точку синхронизации.
   • Буферизованный канал (make(chan T, N)): Отправка блокируется только когда буфер полон, а чтение — только когда буфер пуст. Это позволяет горутинам работать более независимо.

3. Направленность (Directional): Тип канала можно ограничить, разрешив только отправку (chan<- T) или только чтение (<-chan T). Это полезно для проектирования безопасных API, где функция либо производит данные, либо потребляет их.

4. Закрытие (Closing): Канал можно закрыть с помощью close(ch), что сигнализирует о том, что больше данных отправлено не будет.

   • Запись в закрытый канал вызывает панику.
   • Чтение из закрытого канала не блокируется: оно возвращает оставшиеся в буфере значения, а затем — нулевое значение для типа канала и false в качестве второго возвращаемого значения (val, ok := <-ch).

5. Нулевое значение (Zero Value): Нулевое значение для канала — nil. Любые операции отправки или получения на nil-канале блокируются навсегда.

Пример использования с for range:

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    jobs := make(chan int, 5)
    done := make(chan bool)

    go func() {
        // Итерируемся по каналу, пока он не будет закрыт
        for j := range jobs {
            fmt.Println("received job", j)
            time.Sleep(time.Second)
        }
        fmt.Println("all jobs received")
        done <- true
    }()

    for j := 1; j <= 3; j++ {
        jobs <- j
        fmt.Println("sent job", j)
    }
    close(jobs) // Закрываем канал, чтобы range завершился
    fmt.Println("sent all jobs")

    <-done // Ожидаем завершения горутины-воркера
}