Go Channel底层原理及源码解析

Channel是Go语言中用于协程之间通信的重要机制。它的底层实现原理相对简单，通过分析源码可以更好地理解其工作原理。

go
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，借助的是如下循环数组的结构
 qcount   uint           // 循环数组中的元素数量
 dataqsiz uint           // 循环数组的长度
 buf      unsafe.Pointer // 指向底层循环数组的指针
 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
}

1. Channel的基本概念

Channel可以看作是一个先进先出（FIFO）的队列，用于协程之间传输数据。它是协程安全的，可以在多个协程之间进行数据的发送和接收。Channel的设计理念是"不要通过共享内存来通信，而应通过通信来共享内存"，体现了Go语言并发的思想

2. Channel的底层结构

Channel的底层结构由三个FIFO队列组成：

• buf循环队列：用于存放接收的数据，大小固定。
• sendq待发送者队列：存放等待发送数据到Channel的协程的双向链表。
• recvq待接收者队列：存放等待从Channel读取数据的协程的双向链表。

3. Channel的操作

Channel的操作包括发送数据、接收数据和关闭Channel。

• 发送数据：使用<-操作符将数据发送到Channel中，例如ch <- data。
• 接收数据：使用<-操作符从Channel中接收数据，例如data := <-ch。
• 关闭Channel：使用close(ch)函数关闭Channel，表示不再向Channel发送数据。

4. Channel的数据传递

Channel传递数据的本质是值拷贝。当从缓冲区buf中读取数据时，会将数据从缓冲区的地址拷贝到接收者的栈内存地址；当从发送者的栈内存地址发送数据到缓冲区时，也会进行地址拷贝。对于引用类型的数据，传递的是地址拷贝

5. Channel的并发安全性

对于Channel的参数修改是不是并发安全的，包括对三个队列及其他参数的访问，需要加锁来保证并发安全性。因此，可以将Channel看作是一个有锁队列

6. Channel的性能

Channel的性能与sync.Mutex相当，没有明显的优势。Go语言推荐使用Channel进行并发协程的数据交互，是因为Channel的设计理念能够让程序变得简单，在大型程序和高并发复杂的运行状况中也能表现出良好的性能

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3. Go channel底层原理与使用实例 - 掘金