channel实现方式/原理/概念/底层实现

答案1：

背景：

• Go语言提供了一种不同的并发模型–通信顺序进程(communicating sequential processes,CSP)。
• 设计模式：通过通信的方式共享内存
• channel收发操作遵循先进先出(FIFO)的设计

底层结构:

type hchan struct {
    qcount   uint           // channel中的元素个数
    dataqsiz uint           // channel中循环队列的长度
    buf      unsafe.Pointer // channel缓冲区数据指针
    elemsize uint16            // buffer中每个元素的大小
    closed   uint32            // channel是否已经关闭，0未关闭
    elemtype *_type // channel中的元素的类型
    sendx    uint   // channel发送操作处理到的位置
    recvx    uint   // channel接收操作处理到的位置
    recvq    waitq  // 等待接收的sudog（sudog为封装了goroutine和数据的结构）队列由于缓冲区空间不足而阻塞的Goroutine列表
    sendq    waitq  // 等待发送的sudogo队列，由于缓冲区空间不足而阻塞的Goroutine列表
    lock mutex   // 一个轻量级锁
}

channel创建:

ch := make(chan int, 3)

• 创建channel实际上就是在内存中实例化了一个hchan结构体，并返回一个chan指针
• channle在函数间传递都是使用的这个指针，这就是为什么函数传递中无需使用channel的指针，而是直接用channel就行了，因为channel本身就是一个指针

channel发送数据：

ch <- 1 ch <- 2

• 检查 recvq 是否为空，如果不为空，则从 recvq 头部取一个 goroutine，将数据发送过去，并唤醒对应的 goroutine 即可。
• 如果 recvq 为空，则将数据放入到 buffer 中。
• 如果 buffer 已满，则将要发送的数据和当前 goroutine 打包成 sudog 对象放入到 sendq中。并将当前 goroutine 置为 waiting 状态。

channel接收数据：

<-ch <-ch

• 检查sendq是否为空，如果不为空，且没有缓冲区，则从sendq头部取一个goroutine，将数据读取出来，并唤醒对应的goroutine，结束读取过程。
• 如果sendq不为空，且有缓冲区，则说明缓冲区已满，则从缓冲区中首部读出数据，把sendq头部的goroutine数据写入缓冲区尾部，并将goroutine唤醒，结束读取过程。
• 如果sendq为空，缓冲区有数据，则直接从缓冲区读取数据，结束读取过程。
• 如果sendq为空，且缓冲区没数据，则只能将当前的goroutine加入到recvq,并进入waiting状态，等待被写goroutine唤醒。

channel规则：