Go底层channel实现原理及示例详解

type hchan struct {
 closed   uint32   // channel是否关闭的标志
 elemtype *_type   // channel中的元素类型
 // channel分为无缓冲和有缓冲两种。
 // 对于有缓冲的channel存储数据，使用了 ring buffer（环形缓冲区) 来缓存写入的数据，本质是循环数组
 // 为啥是循环数组？普通数组不行吗，普通数组容量固定更适合指定的空间，弹出元素时，普通数组需要全部都前移
 // 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
 buf      unsafe.Pointer // 指向底层循环数组的指针（环形缓冲区）
 qcount   uint           // 循环数组中的元素数量
 dataqsiz uint           // 循环数组的长度
 elemsize uint16                 // 元素的大小
 sendx    uint           // 下一次写下标的位置
 recvx    uint           // 下一次读下标的位置
 // 尝试读取channel或向channel写入数据而被阻塞的goroutine
 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
}

type waitq struct {
   first *sudog
   last  *sudog
}
type sudog struct {
    g *g
    next *sudog
    prev *sudog
    elem unsafe.Pointer 
    c        *hchan 
    ...
}

func makechan64(t *chantype, size int64) *hchan {
    if int64(int(size)) != size {
        panic(plainError("makechan: size out of range"))
    }
    return makechan(t, int(size))
}

// 带缓冲
ch := make(chan int, 3)
// 不带缓冲
ch := make(chan int)

func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool 

ch <- 10

select {
    case ch <- 10:
    ...
  default
}

func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool) (selected, received bool) 

<ch
v := <ch
v, ok := <ch
// 当channel关闭时，for循环会自动退出，无需主动监测channel是否关闭，可以防止读取已经关闭的channel,造成读到数据为通道所存储的数据类型的零值
for i := range ch {
    fmt.Println(i)
}

select {
    case <-ch:
    ...
  default
}

close(ch)

func closechan(c *hchan) 

package main
import (
    "fmt"
    "time"
    "unsafe"
)
func main() {
  // ch是长度为4的带缓冲的channel
  // 初始hchan结构体重的buf为空，sendx和recvx均为0
    ch := make(chan string, 4)
    fmt.Println(ch, unsafe.Sizeof(ch))
    go sendTask(ch)
    go receiveTask(ch)
    time.Sleep(1 * time.Second)
}
// G1是发送者
// 当G1向ch里发送数据时，首先会对buf加锁，然后将task存储的数据copy到buf中，然后sendx++，然后释放对buf的锁
func sendTask(ch chan string) {
    taskList := []string{"this", "is", "a", "demo"}
    for _, task := range taskList {
        ch <- task //发送任务到channel
    }
}
// G2是接收者
// 当G2消费ch的时候，会首先对buf加锁，然后将buf中的数据copy到task变量对应的内存里，然后recvx++,并释放锁
func receiveTask(ch chan string) {
    for {
        task := <-ch                  //接收任务
        fmt.Println("received", task) //处理任务
    }
}