Go channel 底层结构及实现

1. 并发设计理念

Go 常被人提及的设计模式是:不要通过共享内存的方式进行通信,而应该通过通信的方式共享内存。

在很多语言中,多个线程传递数据的方式一般是共享内存,为了解决线程竞争,需要限制同一时间能够读写这些变量的线程数。但在go里提供了一种不同的并发模型——通信顺序模型(communication sequential processes, CSP),goroutine 之间通过channel传递数据。

channel中的数据遵循先进先出(FIFO)的设计。

2. 数据结构

channel的操作封装在runtime包下的chan.go文件,参见 /src/runtime/chan.go.

type hchan struct {

qcount  uint          // channel中环形队列数据总数,len()返回该值

dataqsiz uint          // 环形队列的长度,make时指定,cap()返回该值

buf      unsafe.Pointer // 指向环形队列的指针,缓存区基于环形队列实现

elemsize uint16 // 元素的大小

closed  uint32 // channel关闭标志

elemtype *_type // 元素类型

sendx    uint  // 向channel发送数据时,写入的位置索引

recvx    uint  // 从channel读数据是,读取的位置索引

recvq    waitq  // buf空时,读取的goroutine等待队列

sendq    waitq  // buf满时,写入的goroutine等待队列

// lock protects all fields in hchan, as well as several

// fields in sudogs blocked on this channel.

//

// Do not change another G's status while holding this lock

// (in particular, do not ready a G), as this can deadlock

// with stack shrinking.

lock mutex // 并发控制锁,同一时刻,只允许一个

}

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

// 等待goroutine的双向链表结构

type waitq struct {

first *sudog

last  *sudog

}

1

2

3

4

5

3. 创建channel

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {

var c *hchan

c = new(hchan)

c.buf = malloc(元素类型大小*size)

c.elemsize = 元素类型大小

c.elemtype = 元素类型

c.dataqsiz = size //channel 容量cap()

return c

}

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3. 向channel 发送数据

发送数据调用runtime.chansend()方法

ch := make(chan int, 10)

ch <- 100

1

2

执行流程:

1 如果等待接收队列recvq不为空,说明缓冲区中没有数据或者没有缓冲区,此时直接从recvq取出G,并把数据写入,最后把该G唤醒,结束发送过程;

2 如果缓冲区中有空位置,将数据写入缓冲区sendx位置,sendx++,qcount++,结束发送过程;

3 如果缓冲区中没有空余位置,将待发送数据写入G,将当前G加入sendq,休眠,等待被读goroutine唤醒;

4. 从channel接收数据

读数据调用runtime.chanrecv()方法

ch := make(chan int, 10)

data := <-ch

1

2

执行流程:

1 如果等待发送队列sendq不为空,且没有缓冲区,直接从sendq中取出G,把数据直接,最后把G唤醒,结束读取过程;

2 如果等待发送队列sendq不为空,此时说明缓冲区已满,从缓冲区中首部读出数据,把sendq出队的G中数据写入缓冲区尾部,把G唤醒,结束读取过程;

3 如果缓冲区中有数据,则从缓冲区取出数据,结束读取过程;

4 如何缓冲区为空,将当前goroutine加入recvq,进入休眠,等待被写goroutine唤醒;

5. 关闭channel

1 首先校验chan是否已被初始化,然后加锁之后再校验是否已被关闭过,如果校验都通过了,那么将closed字段设值为1;

2 遍历所有的接收者和发送者,并将其goroutine 加入到glist中;

3 将所有glist中的goroutine加入调度队列,等待被唤醒,这里需要注意的是发送者在被唤醒之后会panic;

————————————————

版权声明:本文为CSDN博主「r_martian」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/cjqh_hao/article/details/123948716

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,254评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,875评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,682评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,896评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,015评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,152评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,208评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,962评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,388评论 1 304
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,700评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,867评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,551评论 4 335
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,186评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,901评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,142评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,689评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,757评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容