Golang-通道Channel

Golang

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 2022/11/24 

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.
不要通过共享内存来通信，而要通过通信来实现内存共享。

CSP(Communicating Sequential Processes)模型

数据结构

type hchan struct {

	qcount   uint       // chan 里元素数量
	dataqsiz uint   	// chan 底层循环数组的长度(有缓冲区channel最多存储多少个元素,无缓冲区为0)

	buf unsafe.Pointer	// 指向底层循环数组的指针   只针对有缓冲的 channel
	elemsize uint16 	// chan 中元素大小
	elemtype *_type     // chan 中元素类型的类型元数据 (因为golang运行时中，内存复制、垃圾回收等机制依赖数据的类型信息)

	closed   uint32 	// chan 是否被关闭的标志

	sendx    uint       // 已发送元素在循环数组中的索引
	recvx    uint       // 已接收元素在循环数组中的索引
	
	recvq    waitq      // 等待接收的 goroutine 队列
	sendq    waitq  	// 等待发送的 goroutine 队列

	lock mutex  	    // 用来保证每个读 channel 或写 channel 的操作都是原子的
}

type waitq struct { //waitq 是 sudog 的一个双向链表
	first *sudog    // sudog 实际上是对 goroutine 的一个封装 
	last  *sudog
}

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ch -< x // a send statement 7
x = <- ch // a receive expression in an assignment statement
<- ch   //  a receive statement ; result is discarded

向channel发送数据

发送操作： chansend()函数 ,func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool

如果检测到channel为nil，当前goroutine会被挂起

对于不阻塞的channel，快速检测失败场景：

channel无缓冲区，且等待接收队列里没有goroutine

channle有缓冲区，但循环数组已经满了
代码表示为：

if !block && c.closed == 0 && ((c.dataqsiz == 0 && c.recvq.first == nil) ||
	(c.dataqsiz > 0 && c.qcount == c.dataqsiz)) {
	return false
}

上锁 // 为什么加在快速检测失败判断后面：少获取一次锁，提升性能。

如果检测到channel已经关闭，直接panic
如果能从等待队列recvq里出队一个sudog(代表一个goroutine)

如果channel closed，解锁，直接返回panic

如果接收队列里面有goroutine，直接将要发送的数据拷贝到接收goroutine， return true

1.对于缓冲型的gorouting，如果还有缓冲空间，发送到缓冲区区
2.qp = buf的sendx位置
3.将数据从ep拷贝到qp
4.发送游标值加1 c.sendx++,如果发送游标值等于缓冲空间容量，游标值归零，c.sendx=0
5.缓冲区的数量加一，c.qcount++
6.解锁，return true

如果不需要阻塞，解锁，并直接返回false

channel满了，发送方会被阻塞，接下来会构造一个sudog

获取当前goroutine的指针，当前goroutine进入等待队列，当前goroutine被挂起

channel接收数据

chanrecv()函数

1.如果 channel == nil , 如果不阻塞 !block ,直接返回；否则接收一个nil的channel ，goroutine挂起

非阻塞模式下快速检测失败：

非缓冲型: sendq里面没有goroutine在等待
缓冲型：但buf里面没有元素

如果channel 被closed，return

3.加锁 lock(&c.lock)

读取数据：
channel已关闭，且循环数组buf里没有元素，

nil channel :
closed panic
读：阻塞
写：阻塞

closed channel:
close： panic
读：对应对象的零值
写：pinc

not nil,not closed channel :
close : 正常关闭
读：阻塞或正常读取数据。缓冲型channel为空 or 非缓冲型channel无等待发送者goroutin
写：阻塞或正常写入。缓冲型channel buf 满了 or 非缓冲型channel无等待发送者channel