golang深刻剖析—

golang深刻剖析——channel

文章目录

- 1 概念
- 2 分类
- 3 操作
- - 3.1 channel 的创建
  - - 3.1.1 无缓冲channel
    - 3.1.1 带缓冲channel
  - 3.2 channel的读写
  - 3.3 channel的关闭
  - 3.4 channel 和 select
- 4 channel 底层原理

1 概念

channel 是一个通道，用于端到端的数据传输，这有点像我们平常使用的消息队列，只不过 channel 的发送方和接受方是 goroutine 对象，属于内存级别的通信。

2 分类

3 操作

在深入了解 channel 的底层之前，我们先来看看 channel 的常用用法。

3.1 channel 的创建

3.1.1 无缓冲channel

 ch := make(chan int)

对于无缓冲的 channel，一旦有 goroutine 往 channel 写入数据，那么当前的 goroutine 会被阻塞住，直到有其他的 goroutine 消费了 channel 里的数据，才能继续运行写入数据。

3.1.1 带缓冲channel

还有另外一种是有缓冲的 channel，它的创建是这样的:

ch := make(chan int, 10)

其中，第二个参数表示 channel 可缓冲数据的容量。只要当前 channel 里的元素总数不大于这个可缓冲容量，则当前的 goroutine 就不会被阻塞住。

另外，我们也可以声明一个 nil 的 channel，只是创建这样的 channel 没有意义，读、写 channel 都将会被阻塞住。一般 nil channel 用在 select 上，让 select 不再从这个 channel 里读取数据，如下用法：

ch1 := make(chan int)
ch2 := make(chan int)
go func() {if !ok { // 某些原因，设置 ch1 为 nilch1 = nil}}()
for {select {case <-ch1: // 当 ch1 被设置为 nil 后，将不会到达此分支了。doSomething1()case <-ch2:doSomething2()}
}

3.2 channel的读写

3.3 channel的关闭

ch := make(chan int,10)...
close(ch)

面试题：当关闭channel之和再操作channel会发生什么？

写数据：则程序会直接 panic 退出；
读数据：(1) 有数据：读到关闭之前写入的数据；
(2) 无数据：将得到零值，即对应类型的默认值。

3.4 channel 和 select

在写程序时，有时并不单单只会和一个 goroutine 通信，当我们要进行多 goroutine 通信时，则会使用 select 写法来管理多个 channel 的通信数据：

 ch1 := make(chan struct{})ch2 := make(chan struct{})// ch1, ch2 发送数据go sendCh1(ch1)go sendCh1(ch2)// channel 数据接受处理for {select {case <-ch1:doSomething1()case <-ch2:doSomething2()}}

channel 的死锁
前面提到过，往 channel 里读写数据时是有可能被阻塞住的，一旦被阻塞，则需要其他的 goroutine 执行对应的读写操作，才能解除阻塞状态。

然而，阻塞后一直没能发生调度行为，没有可用的 goroutine 可执行，则会一直卡在这个地方，程序就失去执行意义了。此时 Go 就会报 deadlock 错误，如下代码：

 func main() {ch := make(chan int)<-ch// 执行后将 panic：// fatal error: all goroutines are asleep - deadlock!}

因此，在使用 channel 时要注意 goroutine 的一发一取，避免 goroutine 永久阻塞！

4 channel 底层原理

前面提及过 channel 创建后返回了 hchan 结构体，现在我们来研究下这个结构体，它的主要字段如下：

type hchan struct {//channel分为无缓冲和有缓冲两种。//对于有缓冲的channel存储数据，借助的是如下循环队列的结构qcount   uint           // 循环队列中的元素数量dataqsiz uint           // 循环队列的长度buf      unsafe.Pointer // 指向底层循环队列的指针elemsize uint16         //能够收发元素的大小closed   uint32        //channel是否关闭的标志elemtype *_type        //channel中的元素类型//有缓冲channel内的缓冲数组会被作为一个“环型”来使用。//当下标超过数组容量后会回到第一个位置，所以需要有两个字段记录当前读和写的下标位置sendx    uint   // 下一次发送数据的下标位置recvx    uint   // 下一次读取数据的下标位置//当循环数组中没有数据时，收到了接收请求，那么接收数据的变量地址将会写入读等待队列//当循环数组中数据已满时，收到了发送请求，那么发送数据的变量地址将写入写等待队列recvq    waitq  // 读等待队列sendq    waitq  // 写等待队列lock mutex //互斥锁，保证读写channel时不存在并发竞争问题
}