【Go入門】Goの並行処理(2)_チャネルのクローズと範囲節によるループ

こんにちは。Go入門ブログの第18回です。

前回の記事では、Goにおける並行処理機能であるゴルーチン(goroutine)とチャネルの基本知識について解説しました。

【Go入門】Goの並行処理(1)_ゴルーチンとチャネル

今回も引き続き、チャネルの使用方法を更に掘り下げて解説していきます。

Contents

1 チャネルのクローズ
- - - 1.0.0.1 クローズ状態の確認
2 チャネルと範囲節によるforループ
3 終わりに

チャネルのクローズ

close関数を使用することで、チャネルを明示的にクローズすることができます。
チャネルをクローズすると、そのチャネルに対してデータを送信できなくなり、あまったバッファにはデータ型に対応するゼロ値がセットされます。

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 3)
	ch <- 1
	ch <- 2
	// チャネルのクローズ
	close(ch)
	x, y, z := <-ch, <-ch, <-ch
	fmt.Println(x, y, z)
}

このサンプルの実行結果は以下のようになります。

$ go run main.go
1 2 0

なお、クローズされたチャネルにデータを送信した場合はランタイムパニックが発生します。

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 3)
	ch <- 1
	ch <- 2
	// チャネルのクローズ
	close(ch)
	// クローズ後にチャネルへデータ送信
	ch <- 3
	x, y, z := <-ch, <-ch, <-ch
	fmt.Println(x, y, z)
}

panic: send on closed channel

goroutine 1 [running]:
main.main()
/home/user/main.go:11 +0xb0
exit status 2

注意点として、データを受信する側のチャネルは、クローズするべきではありません。
クローズされたチャネルに対してデータを送信するとランタイムパニックが発生するためです。
逆に、クローズされたチャネルからデータを受信するのは問題ありません。
したがって、明示的なクローズを行うのは送信側のチャネルだけにするべきです。

また、チャネルは、クローズしなくてもガベージコレクタに回収されます。したがって、通常は明示的にクローズする必要はありません。
後述するrangeループを終了する場合など、これ以上値が来ないことを受け手が知る必要がある場合にクローズを行いましょう。

クローズ状態の確認

チャネルがクローズされているかどうかを確認するためには、受信の式に2つ目のパラメータを割り当てます。

v, ok := <-ch

このように記述すると、変数vにはチャネルから送信された値が、変数okにはチャネルのオープン状態を示す真偽値が代入されます。
受信する値がなく、かつチャネルが閉じているなら、 okの変数値はfalseになります。

実際に動作を確認してみましょう。

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 3)

	// チャネルに1つめのデータを送信
	ch <- 1

	// 1つめのデータ受信とクローズ状態確認
	x, x_ok := <-ch
	fmt.Println(x, x_ok)

	// チャネルに2つめのデータを送信してクローズ
	ch <- 2
	close(ch)

	// 2つめのデータ受信とクローズ状態確認
	y, y_ok := <-ch
	fmt.Println(y, y_ok)
	// 3つめのデータ受信とクローズ状態確認
	z, z_ok := <-ch
	fmt.Println(z, z_ok)
}

このサンプルの実行結果は以下のようになります。

1 true
2 true
0 false

2回目の出力では、既にチャネルはクローズしていますが、受信する値が存在するため、真偽値はtrueであることに注目してください。
3回目の出力で受信する値が存在しなくなり、真偽値がfalseに変わっています。

チャネルと範囲節によるforループ

チャネルに対しても、配列などと同様に、範囲節を使用したforループを行うことが可能です。
範囲節を使用したループでは、チャネルがクローズされるまで、そのチャネルから値を繰り返し受信し続けます。

しかし、この文法では、チャネルがクローズされているかどうかを受信側で検出できません。
したがって、以下のような書き方をすると、チャネルの範囲を越えてループが実行され、受信エラーが発生します。

package main

import "fmt"

func main() {
	ch := make(chan int, 3)
	ch <- 1
	ch <- 2
	ch <- 3
	for i := range ch {
		fmt.Println(i)
	}
}

このサンプルの実行結果は以下の通りになります。

$ go run main.go
1
2
3
fatal error: all goroutines are asleep – deadlock!

goroutine 1 [chan receive]:
main.main()
/home/user/main.go:11 +0x11c
exit status 2

このようなエラーを回避するにはどうすればよいでしょうか。
たとえば以下のように、並行処理でチャネルのクローズを行うような使い方が考えられます。

package main

import (
	"fmt"
)

// カウントアップ関数
func countup(n int, c chan int) {
	// 1からチャネルのバッファ数だけループ
	for i := 1; i <= n; i++ {
		// チャネルにiを送信
		c <- i
	}
	// チャネルのクローズ
	close(c)
}

func main() {
	// バッファ数5のチャネルを生成
	c := make(chan int, 5)
	// ゴルーチンを生成しカウントアップ関数を実行
	go countup(cap(c), c)
	// チャネルがクローズするまでループ
	for i := range c {
		fmt.Println(i)
	}
}

このサンプルの実行結果は以下の通りになります。

$ go run main.go
1
2
3
4
5

先ほどのようなエラーが発生せず、意図するとおりにチャネルの全データを受信できたことが確認できます。