今天和大家談談Channel Wire，中文譯作“通道線”。 Wire，我們是熟悉的——自我們接觸LabVIEW起就在使用Wire，程序框圖里那些VI、子VI、控件、變量等都是通過Wire連接起來的。 但是Channel Wire與Wire是完全不一樣的東西，功能也比Wire豐富和強大太多。 ? 初識Channel Wire（通道線）

在《Labview多線程編程（二） 并列的代碼框圖》里我們說過，并列的while循環是LabVIEW里基本的多線程形式，但是while循環之間不能夠有連線連接。例如下面這個代碼，while loop2在while loop1結束后才會被執行。

現在我們先看看下面這個代碼。這兩個循環是并行執行還是串行執行？

這里面有兩個While循環，通過一根 Channel Wire連接著。串行執行？不對，它們是并行的。

為什么它們是并行的？因為連接它們的線更粗——路子粗了么就不按規則來了——開個玩笑。真正的原因是：這個粗線是channel wire（通道線），通道線不定義執行順序。

Wire and Channel Wire線與通道線

線（wire），LabVIEW里鼠標拖拽，連接不同控件、VI、變量等圖形化編程元素的線，表示數據流的流向（從左到右），可以通過線設定代碼執行順序，一般稱之為“數據流線”。 通道線（channel wire），一種“與眾不同”的連線： 1）不建立數據流向； 2）必須結合端點（EndPoint）使用； 3）不能通過通道線設定代碼執行順序； 4）方便表達數據流的來源和去向。 在《LabVIEW常見變量類型及使用注意事項》里，我們提到過變量的一些使用注意事項，相較于變量而言通道線是一種更簡單的、圖形化表達的數據傳輸機制。 通道線簡化了并行循環之間數據傳輸所涉及的編程，例如常見的生產者和消費者模式中兩個生產者和消費者之間的數據傳輸。 通道線有助于減少局部變量、全局變量、隊列和通知器等現有數據傳輸機制的使用。從長遠來看，通道線還有助于減少大多數引用句柄和變量編程的使用。

通道線類型

1）串流Stream Channel

FIFO、不允許分叉，只能有一個寫入方和一個讀取方。

2）消息器Messenger Channel

多對多，可以有多個寫入方和多個讀取方。

3）Tag

類似于變量，可以有多個讀取方和寫入方，僅最新的數據有效。 換句話說，存在寫入數據未被讀取即被覆蓋的風險。所以，Tag是不能消除多線程競爭帶來的數據“變臟”的風險的。

4）累加器Tag

類似于一個可以把多個寫入值累計求和的變量，可以有多個寫入方和讀取方。

5）高速串流

6）有損串流

7）單元素串流

8）事件消息器

我們先以串流通道（Strem Channel)為入口，大致了解一下通道線到底是什么、怎么用、有什么優點。

怎么創建通道線？

在程序框圖函數面板里是找不到通道線相關VI的。 要創建通道線，我們只需在需要傳遞的數據上單擊鼠標右鍵、選擇Create->Channel Writer...，就會彈出這個選擇通道線（Channel Wire）及其端點（Endpoint）類型的對話框。

例如選擇Stream通道線的Write，單擊OK后就產生了一個通道線寫入端點（Endpoint），在輸出的channel上單擊右鍵還可以創建讀取端點等。

使用通道線的優點 1）圖形化表達，更加直觀，方便直接查看數據連接。 2）與引用句柄和變量相比，通道線所需節點更少。 3）通道線支持停止、超時等元數據信令。

下圖，串流通道線與隊列的對比。圖中上下兩部分的代碼實現的功能是一樣的，上半部分代碼是使用隊列實現的，下半部分代碼是使用串流通道實現的。很明顯，串流通道線需要的節點更少，代碼更簡潔。

通道線在生產者消費者中的應用

生產者消費者Producer Consumer是一個常用的設計模式，我們看看通道線在其中的應用及其帶來的益處。 下圖是基于隊列實現的生產者消費者模式。為了使消費者線程能夠及時退出，采用了一個隊列傳送生產者發出的退出請求。下圖中生產者線程中特地加入了100ms延時，消費者處理數據的速度相比更快，能夠保證生產者產生的數據被處理完。如果沒有這個延時或者生產者產生數據的速度比消費者處理數據的速度快，在生產者發出退出請求時隊列中是會有數據尚未被處理的。如果要確保消費者線程終止前隊列中的數據被處理完，我們需要額外編程。 ?

小結一下通過隊列實現生產者消費者的缺點： 1）退出需要自己編程實現。 2）不能簡易實現生產者退出、消費者處理完數據后退出。

下圖是基于串流通道（Channel Stream）實現的生產者消費者設計模式。一個生產者、一個消費者，不涉及到競爭問題，使用串流通道Write With Abort端點寫入數據，使用串流通道Read With Abort讀取數據。

通過Stream Channel在兩個線程之間傳遞數據。 通過channel的last element、abort參數可以快速實現不同的退出： 1）緊急退出。立即退出，放棄對數據的處理。 2）生產者退出、消費者處理完數據后退出。 3）生產者、消費者都可以發起退出并快速得到響應。 以上退出功能的快速實現，得益于lastelement和abort參數。

這些功能，如果用隊列實現，是需要不少額外編程工作量的，而且代碼節點會增加很多，影響代碼可讀性和可維護性。? ?

Stream With Replicate示例

1個寫入端點、1個讀取端點的串流通道我們看過了。下面是1個寫入端點、2個讀取端點的串流通道示例。

這個代碼第一印象非常簡潔，數據的來源和去向也很清晰。 Replicate的通道線（Insert->Replicate），寫入的數據被復制成2份，兩個消費者線程按照各自的處理速度訪問數據，完全沒有影響。如果是用隊列，我們可能需要考慮使用兩個隊列實現。 ? 通道線是一種適合圖形化編程的、簡潔的、高效的數據傳送機制。了解、熟悉通道線，合理利用通道線，可以幫助我們更高效、高可靠地設計軟件。 ?

編輯：黃飛

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