1.简介

channel是golang在语言层面提供的goroutine间的通讯方式。

读写特征:

  • 给一个 nil channel 发送数据,造成永远阻塞

  • 从一个 nil channel 接收数据,造成永远阻塞

  • 给一个已经关闭的 channel 发送数据,引起 panic

  • 从一个已经关闭的 channel 接收数据,如果缓冲区中为空,则返回一个零值

  • 无缓冲的channel是同步的,而有缓冲的channel是非同步的

2.chan数据结构
type hchan struct {
    qcount   uint           // 当前队列中剩余元素个数
    dataqsiz uint           // 环形队列长度,即可以存放的元素个数
    buf      unsafe.Pointer // 环形队列指针
    elemsize uint16         // 每个元素的大小
    closed   uint32            // 标识关闭状态
    elemtype *_type         // 元素类型
    sendx    uint           // 队列下标,指示元素写入时存放到队列中的位置
    recvx    uint           // 队列下标,指示元素从队列的该位置读出
    recvq    waitq          // 等待读消息的goroutine队列
    sendq    waitq          // 等待写消息的goroutine队列
    lock mutex              // 互斥锁,chan不允许并发读写
}

2.1环形队列

null

  • dataqsiz指示了队列长度为6,即可缓存6个元素;

  • buf指向队列的内存,队列中还剩余两个元素;

  • qcount表示队列中还有两个元素;

  • sendx指示后续写入的数据存储的位置,取值[0, 6);

  • recvx指示从该位置读取数据, 取值[0, 6);

2.2等待队列

从channel读数据,如果channel缓冲区为空或者没有缓冲区,当前goroutine会被阻塞。 向channel写数据,如果channel缓冲区已满或者没有缓冲区,当前goroutine会被阻塞。

被阻塞的goroutine将会挂在channel的等待队列中:

  • 因读阻塞的goroutine会被向channel写入数据的goroutine唤醒;

  • 因写阻塞的goroutine会被从channel读数据的goroutine唤醒;

下图展示了一个没有缓冲区的channel,有几个goroutine阻塞等待读数据:

3.channel读写

3.1 向channel写数据

向一个channel中写数据简单过程如下:

  1. 如果等待接收队列recvq不为空,说明缓冲区中没有数据或者没有缓冲区,此时直接从recvq取出G,并把数据写入,最后把该G唤醒,结束发送过程;

  2. 如果缓冲区中有空余位置,将数据写入缓冲区,结束发送过程;

  3. 如果缓冲区中没有空余位置,将待发送数据写入G,将当前G加入sendq,进入睡眠,等待被读goroutine唤醒;

简单流程图如下:

null

3.2 从channel读数据

从一个channel读数据简单过程如下:

  1. 如果等待发送队列sendq不为空,且没有缓冲区,直接从sendq中取出G,把G中数据读出,最后把G唤醒,结束读取过程;

  2. 如果等待发送队列sendq不为空,此时说明缓冲区已满,从缓冲区中首部读出数据,把G中数据写入缓冲区尾部,把G唤醒,结束读取过程;

  3. 如果缓冲区中有数据,则从缓冲区取出数据,结束读取过程;

  4. 将当前goroutine加入recvq,进入睡眠,等待被写goroutine唤醒;

简单流程图如下:

null

3.3 关闭channel

关闭channel时会把recvq中的G全部唤醒,本该写入G的数据位置为nil。把sendq中的G全部唤醒,但这些G会panic。

除此之外,panic出现的常见场景还有:

  1. 关闭值为nil的channel

  2. 关闭已经被关闭的channel

  3. 向已经关闭的channel写数据