Канал — модель межпроцессного взаимодействия и синхронизации через передачу сообщений в программировании. Сообщения могут быть посланы через канал, и другой процесс или поток, имеющий ссылку на канал, может получать поток сообщений, отправленных по каналу как поток . Различные реализации каналов могут быть синхронными или асинхронными, использовать буферизацию сообщений или нет.

Каналы являются основополагающими для подхода исчисления процессов и появились в взаимодействующих последовательных процессах (CSP), формальной модели параллелизма. Каналы используются во многих производных языках программирования, таких как Occam , Limbo (через языки и ). Они также используются в потоковой библиотеке языка программирования Си в ОС Plan 9 , а также в Stackless Python и языке Go .

Реализации каналов

Каналы, созданные по аналогии с моделью CSP, являются синхронными : процесс, ожидающий получения объекта из канала, блокируется, пока объект не будет отправлен. Такие реализации называют «rendezvous». Типичные операции над такими каналами представлены на примере интерфейсов каналов библиотеки libthread:

• Создание канала фиксированного или переменного размера, функция возвращает ссылку или handle

  Channel* chancreate(int elemsize, int bufsize)
  

• Отправка в канал

  int chansend(Channel *c, void *v)
  

• Получение из канала

  int chanrecv(Channel *c, void *v)
  

Каналы libthread

Потоковая библиотека , изначально созданная для ОС Plan 9 , предлагает возможности межпоточного взаимодействия через каналы фиксированного размера.

События OCaml

Модуль event языка OCaml реализует типизированные каналы для синхронизации. Когда вызываются функции send и receive модуля, они создают соответствующие события, которые могут быть синхронизированы.

Примеры

XMOS XC

В XMOS язык XC предоставляет встроенный тип «chan» и два оператора «<:» и «:>» для отправки и приема данных из канала.

В примере производится запуск двух аппаратных потоков в XMOS, исполняющих две строки из блока «par». Первая строка передает число 42 через канал. Вторая строка ожидает приема значения из канала и записывает полученное значение в переменную x. Язык XC также поддерживает асинхронный прием из каналов с помощью оператора select.

chan c;
int x;
par {
  c <: 42;
  c :> x;
}

Язык Go

Этот фрагмент кода Go сначала создает канал c, затем порождает goroutine, которая посылает 42 через канал. Когда число отправлено в канал, переменная x получит значение 42. Go позволяет каналам буферизировать содержимое. Возможна неблокирующая операция получения из канала с помощью блока select.

c := make(chan int)

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

x := <- c

Применения

В дополнение к использованию для межпоточного взаимодействия, каналы могут использоваться как примитив для реализации иных конкурентных конструкций. Например, каналы позволяют реализовать futures and promises , где future является одноэлементным каналом, а promise — процесс, который отправляет в канал, исполняя future. Сходным образом можно реализовать iterators через каналы.

Примечания

Ссылки

• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)