Go语言用range遍历通道为何未接收全部值？代码问题解析

以下代码是《The Go Programming Language》一书8.4节程序的修改版本：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    naturals := make(chan int)
    squares := make(chan int)
    done := make(chan struct{})

    // counter
    go func() {
        for x := 0; x <= 10; x++ {
            naturals <- x
        }
        done <- struct{}{}
    }()
    
    // squarer
    go func() {
        for x := range naturals {
            squares <- x * x
        }
        close(squares)
    }()
    
    // printer
    go func() {
        for x := range squares {
            fmt.Println(x)
        }
    }()
    
    <-done
    naturals <- 90
    
    close(naturals)
}

运行上述代码时，输出如下：

0
1
4
9
16
25
36
49
64
81
100

将代码最后几行修改为如下内容后：

naturals <- 90
<-done

输出变为：

8100
0
1
4
9
16
25
36
49
64
81

现象原因解析 #

要搞懂这个问题，必须抓住Go并发的几个核心规则：

• 无缓冲通道是同步的：发送方必须等接收方准备好才能完成发送，接收方也必须等发送方准备好才能完成接收。
• main goroutine退出即终止所有goroutine：只要main函数执行完，后台的goroutine不管有没有干完都会被强制停掉。
• for range读取通道的逻辑：会一直从通道取数据，直到通道被关闭才会退出循环。

第一种情况（无8100输出）

代码最后执行顺序是：<-done → naturals <-90 → close(naturals)

1. <-done会阻塞main，直到counter goroutine把0-10全发送到naturals，然后向done发信号。此时counter已经退出。
2. main向naturals发90：无缓冲通道要求squarer必须接收，squarer此时在range naturals循环里，会拿到90，算出8100并发送到squares。
3. main关闭naturals：squarer的range循环会因为通道关闭而退出，接着关闭squares。
4. 关键问题：main在关闭naturals后直接退出了！printer goroutine此时刚收到8100还没来得及打印，就被main退出带来的强制终止给打断了，所以8100没出现在输出里。

而0-10的平方能全部输出，是因为counter发送这些值时，squarer和printer是同步处理的：counter发一个数，squarer接收计算后发往squares，printer立刻接收打印，整个流程在counter发下一个数前就完成了，所以这些值都能在counter发done信号前打印完毕。

第二种情况（所有值都输出）

代码最后执行顺序是：naturals <-90 → <-done

1. main先向naturals发90：无缓冲通道下，squarer如果已经在等待接收，就会先拿到90，算出8100发往squares，printer同步接收并打印8100。
2. main开始等待<-done：这期间counter会持续发送0-10到naturals，squarer依次接收计算，printer同步打印这些平方值，直到counter发完所有数并向done发信号。
3. main收到done信号后退出，此时所有该打印的值都已经被printer处理完毕，所以输出包含所有结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Navid