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基本使用 channel 数据结构
阻塞的协程队列
协程节点
构建 channel
写流程
读流程
非阻塞与阻塞
closechan(关闭) 基本使用
创建无缓存 channel
c : make(chan int) //创建无缓冲的通道 cc : make(chan int,0) //创建无缓冲的通道 c
创建有缓存 channel
c : m…目录
基本使用 channel 数据结构
阻塞的协程队列
协程节点
构建 channel
写流程
读流程
非阻塞与阻塞
closechan(关闭) 基本使用
创建无缓存 channel
c : make(chan int) //创建无缓冲的通道 cc : make(chan int,0) //创建无缓冲的通道 c
创建有缓存 channel
c : make(chan int, 3) //创建无缓冲的通道 c 例子:
package mainimport (fmttime
)func main() {c : make(chan int, 3) //创建有缓冲的通道 c//内置函数 len 返回未被读取的缓冲元素数量cap 返回缓冲区大小fmt.Printf(len(c)%d, cap(c)%d\n, len(c), cap(c))go func() {defer fmt.Println(子go程结束)for i : 0; i 3; i {c - ifmt.Printf(子go程正在运行[%d]: len(c)%d, cap(c)%d\n, i, len(c), cap(c))}}()time.Sleep(2 * time.Second) //延时2sfor i : 0; i 3; i {num : -c //从c中接收数据并赋值给numfmt.Println(num , num)}fmt.Println(main进程结束)
}channel 数据结构
type hchan struct {qcount uint // total data in the queuedataqsiz uint // size of the circular queuebuf unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elementselemsize uint16closed uint32elemtype *_type // element typesendx uint // send indexrecvx uint // receive indexrecvq waitq // list of recv waiterssendq waitq // list of send waiterslock mutex
} hchanchannel 数据结构
• qcount当前 channel 中存在多少个元素
• dataqsize: 当前 channel 能存放的元素容量
• bufchannel 中用于存放元素的环形缓冲区
• elemsizechannel 元素类型的大小
• closed标识 channel 是否关闭
• elemtypechannel 元素类型
• sendx发送元素进入环形缓冲区的 index
• recvx接收元素所处的环形缓冲区的 index
• recvq因接收而陷入阻塞的协程队列
• sendq因发送而陷入阻塞的协程队列 lock mutex 锁
阻塞的协程队列
type waitq struct {first *sudoglast *sudog
}
waitq阻塞的协程队列
• first队列头部
• last队列尾部
协程节点
sudog用于包装协程的节点
type sudog struct {g *gnext *sudogprev *sudogelem unsafe.Pointer // data element (may point to stack)isSelect boolc *hchan
} • ggoroutine协程
• next队列中的下一个节点
• prev队列中的前一个节点
• elem: 读取/写入 channel 的数据的容器;
• isSelect标识当前协程是否处在 select 多路复用的流程中
• c标识与当前 sudog 交互的 chan.
构建 channel
func makechan(t *chantype, size int) *hchan {elem : t.elem// ...mem, overflow : math.MulUintptr(elem.size, uintptr(size))if overflow || mem maxAlloc-hchanSize || size 0 {panic(plainError(makechan: size out of range))}var c *hchanswitch {case mem 0:// Queue or element size is zero.c (*hchan)(mallocgc(hchanSize, nil, true))// Race detector uses this location for synchronization.c.buf c.raceaddr()case elem.ptrdata 0:// Elements do not contain pointers.// Allocate hchan and buf in one call.c (*hchan)(mallocgc(hchanSizemem, nil, true))c.buf add(unsafe.Pointer(c), hchanSize)default:// Elements contain pointers.c new(hchan)c.buf mallocgc(mem, elem, true)}c.elemsize uint16(elem.size)c.elemtype elemc.dataqsiz uint(size)lockInit(c.lock, lockRankHchan)return
} 写流程
func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool {// ...//加锁lock(c.lock)// ...//写时存在阻塞读协程if sg : c.recvq.dequeue(); sg ! nil {// Found a waiting receiver. We pass the value we want to send// directly to the receiver, bypassing the channel buffer (if any).send(c, sg, ep, func() { unlock(c.lock) }, 3)return true}//写时不存在阻塞读协程,且缓冲区不满仍有空间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.sendxif c.sendx c.dataqsiz {c.sendx 0}c.qcountunlock(c.lock)return true}//写时不存在阻塞读协程,且缓冲区满了没有空间// ...gp : getg()mysg : acquireSudog()mysg.elem epmysg.g gpmysg.c cgp.waiting mysgc.sendq.enqueue(mysg)atomic.Store8(gp.parkingOnChan, 1)gopark(chanparkcommit, unsafe.Pointer(c.lock), waitReasonChanSend, traceEvGoBlockSend, 2)gp.waiting nilclosed : !mysg.successgp.param nilmysg.c nilreleaseSudog(mysg)return true
} 总结:
1.当写时存在阻塞读协程,我们直接用
2.当写时不存在阻塞读协程,且缓冲区不满仍有空间时,我们直接加入环形缓冲区中
3.当写时不存在阻塞读协程,且缓冲区满了没用空间时,加入阻塞写协程队列中
注意:
1.有阻塞读协程和缓冲区满之间只有一个条件符合
2.对于未初始化的 chan写入操作会引发死锁
3.对于已关闭的 chan写入操作会引发 panic.
读流程
读流程与写流程差不多,不同点:
1.加入的是阻塞读队列
2.当环形缓冲区有和无数据时会有不同的操作
注意:
1.读空channel, park挂起,引起死锁
2.channel 已关闭且内部无元素,直接解锁返回
非阻塞与阻塞
区别:
非阻塞模式下读/写 channel 方法通过一个 bool 型的响应参数用以标识是否读取/写入成功.
• 所有需要使得当前 goroutine 被挂起的操作在非阻塞模式下都会返回 false
• 所有是的当前 goroutine 会进入死锁的操作在非阻塞模式下都会返回 false
• 所有能立即完成读取/写入操作的条件下非阻塞模式下会返回 true.
何时进入非阻塞 默认情况下读/写 channel 都是阻塞模式只有在 select 语句组成的多路复用分支中
与 channel 的交互会变成非阻塞模式
在sudog用于包装协程的节点
• isSelect标识当前协程是否处在 select 多路复用的流程中
closechan(关闭)
func closechan(c *hchan) {if c nil {panic(plainError(close of nil channel))}lock(c.lock)if c.closed ! 0 {unlock(c.lock)panic(plainError(close of closed channel))}c.closed 1var glist gList// release all readersfor {sg : c.recvq.dequeue()if sg nil {break}if sg.elem ! nil {typedmemclr(c.elemtype, sg.elem)sg.elem nil}gp : sg.ggp.param unsafe.Pointer(sg)sg.success falseglist.push(gp)}// release all writers (they will panic)for {sg : c.sendq.dequeue()if sg nil {break}sg.elem nilgp : sg.ggp.param unsafe.Pointer(sg)sg.success falseglist.push(gp)}unlock(c.lock)// Ready all Gs now that weve dropped the channel lock.for !glist.empty() {gp : glist.pop()gp.schedlink 0goready(gp, 3)
关闭未初始化过的 channel 会 panic
• 加锁
• 重复关闭 channel 会 panic
• 将阻塞读协程队列中的协程节点统一添加到 glist
• 将阻塞写协程队列中的协程节点统一添加到 glist
• 唤醒 glist 当中的所有协程.
防止还有协程挂起,没有被唤醒的资源浪费
参考:小徐先生1212 -- Golang Channel实现原理
