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数据结构
数据结构
底层数据结构需要看源码,版本为 go 1.9.2:
type hchan struct { // chan 里元素数量 qcount uint // chan 底层循环数组的长度 dataqsiz uint // 指向底层循环数组的指针 // 只针对有缓冲的 channel buf unsafe.Pointer // chan 中元素大小 elemsize uint16 // chan 是否被关闭的标志 closed uint32 // chan 中元素类型 elemtype *_type // element type // 已发送元素在循环数组中的索引 sendx uint // send index // 已接收元素在循环数组中的索引 recvx uint // receive index // 等待接收的 goroutine 队列 recvq waitq // list of recv waiters // 等待发送的 goroutine 队列 sendq waitq // list of send waiters
// 保护 hchan 中所有字段 lock mutex}关于字段的含义都写在注释里了,再来重点说几个字段:
buf 指向底层循环数组,只有缓冲型的 channel 才有。
sendx,recvx 均指向底层循环数组,表示当前可以发送和接收的元素位置索引值(相对于底层数组)。
sendq,recvq 分别表示被阻塞的 goroutine,这些 goroutine 由于尝试读取 channel 或向 channel 发送数据而被阻塞。
waitq 是 sudog 的一个双向链表,而 sudog 实际上是对 goroutine 的一个封装:
type waitq struct { first *sudog last *sudog}lock 用来保证每个读 channel 或写 channel 的操作都是原子的。
例如,创建一个容量为 6 的,元素为 int 型的 channel 数据结构如下 :

创建
我们知道,通道有两个方向,发送和接收。理论上来说,我们可以创建一个只发送或只接收的通道,但是这种通道创建出来后,怎么使用呢?一个只能发的通道,怎么接收呢?同样,一个只能收的通道,如何向其发送数据呢?
一般而言,使用 make 创建一个能收能发的通道:
// 无缓冲通道ch1 := make(chan int)// 有缓冲通道ch2 := make(chan int, 10)通过汇编分析,我们知道,最终创建 chan 的函数是 makechan:
func makechan(t *chantype, size int64) *hchan从函数原型来看,创建的 chan 是一个指针。所以我们能在函数间直接传递 channel,而不用传递 channel 的指针。
具体来看下代码:
const hchanSize = unsafe.Sizeof(hchan{}) + uintptr(-int(unsafe.Sizeof(hchan{}))&(maxAlign-1))
func makechan(t *chantype, size int64) *hchan { elem := t.elem
// 省略了检查 channel size,align 的代码 // ……
var c *hchan // 如果元素类型不含指针 或者 size 大小为 0(无缓冲类型) // 只进行一次内存分配 if elem.kind&kindNoPointers != 0 || size == 0 { // 如果 hchan 结构体中不含指针,GC 就不会扫描 chan 中的元素 // 只分配 "hchan 结构体大小 + 元素大小*个数" 的内存 c = (*hchan)(mallocgc(hchanSize+uintptr(size)*elem.size, nil, true)) // 如果是缓冲型 channel 且元素大小不等于 0(大小等于 0的元素类型:struct{}) if size > 0 && elem.size != 0 { c.buf = add(unsafe.Pointer(c), hchanSize) } else { // race detector uses this location for synchronization // Also prevents us from pointing beyond the allocation (see issue 9401). // 1. 非缓冲型的,buf 没用,直接指向 chan 起始地址处 // 2. 缓冲型的,能进入到这里,说明元素无指针且元素类型为 struct{},也无影响 // 因为只会用到接收和发送游标,不会真正拷贝东西到 c.buf 处(这会覆盖 chan的内容) c.buf = unsafe.Pointer(c) } } else { // 进行两次内存分配操作 c = new(hchan) c.buf = newarray(elem, int(size)) } c.elemsize = uint16(elem.size) c.elemtype = elem // 循环数组长度 c.dataqsiz = uint(size)
// 返回 hchan 指针 return c}新建一个 chan 后,内存在堆上分配,大概长这样:

参考资料
【Kavya在Gopher Con 上关于 channel 的设计,非常好】https://speakerd.s3.amazonaws.com/presentations/10ac0b1d76a6463aa98ad6a9dec917a7/GopherCon_v10.0.pdf