通道
什么是通道
在Go中，通道是一种特殊的数据结构，常用于协程之间的通信。
通道在初始化时可以指定无缓冲通道和有缓冲通道，无缓冲通道要求发送和接收双方同时处理才能工作，否则就会进入阻塞状态。 有缓冲通道则维护了缓冲区，允许暂存发送方发送的数据，当缓冲区满了的时候，有缓冲通道的表现就像无缓冲通道一样了。
通道是如何保障并发安全的
我们可以看到通道和队列之间的概念是很接近的。在队列中，我们一般通过信号量的方式实现阻塞获取。
在go中，通道底层维护有环形缓冲区、当前缓冲区长度、最大容量、发送方等待队列、接收方等待队列。通过锁和等待队列的机制确保并发操作安全。
发送流程
- 加锁
lock(&c.lock)
- 判断通道是否已经关闭，如果已经关闭，则直接抛出异常
lock(&c.lock)
if c.closed != 0 {
unlock(&c.lock)
panic(plainError("send on closed channel"))
}
- 判断等待接收队列是否为空，不为空则绕过通道缓冲区直接将数据投递到接收者。要注意，这里的投递是直接基于堆栈拷贝，没有显性的赋值过程。
if sg := c.recvq.dequeue(); sg != nil {
// 发现一个正在等待的接收者。绕过通道缓冲区，直接将数据投递到接收者。
send(c, sg, ep, func() { unlock(&c.lock) }, 3)
return true
}
func send(c *hchan, sg *sudog, ep unsafe.Pointer, unlockf func(), skip int) {
// 基于堆栈拷贝到目标数据ep
sendDirect(c.elemtype, sg, ep)
// 解锁
unlockf()
// 唤醒协程
goready(gp, skip+1)
}
func sendDirect(t *_type, sg *sudog, src unsafe.Pointer) {
dst := sg.elem
typeBitsBulkBarrier(t, uintptr(dst), uintptr(src), t.Size_)
// src is on our stack, dst is a slot on another stack.
memmove(dst, src, t.Size_)
}
- 当没有等待者，且存在缓冲空间，则将数据直接投递到缓冲区
if c.qcount < c.dataqsiz {
// Space is available in the channel buffer. Enqueue the element to send.
qp := chanbuf(c, c.sendx)
typedmemmove(c.elemtype, qp, ep)
c.sendx++
if c.sendx == c.dataqsiz {
c.sendx = 0
}
c.qcount++
unlock(&c.lock)
return true
}
- 当既没有等待着，也没有缓冲空间时，将当前协程投递到发送等待队列，阻塞等待唤醒
mysg.elem = ep
c.sendq.enqueue(mysg)
gopark(chanparkcommit, unsafe.Pointer(&c.lock), waitReasonChanSend, traceBlockChanSend, 2)
接收流程
加锁
判断通道是否已经关闭，关闭且缓冲区为空，则返回零值
判断是否存在等待发送的协程，如果存在，则绕过缓冲区，直接将数据拷贝过来
判断缓冲区是否为空，不为空则直接从缓冲区获取数据
没有发送者，也没有缓冲区，则阻塞等待唤醒
对已经关闭的chan进行读写会怎么样
- 对已关闭的通道读：返回零值
- 对已关闭的通道写：panic