怎么在Golang中實現channel

怎么在Golang中實現channel？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

什么是golang

golang 是Google開發的一種靜態強類型、編譯型、并發型，并具有垃圾回收功能的編程語言，其語法與 C語言相近，但并不包括如枚舉、異常處理、繼承、泛型、斷言、虛函數等功能。

一.簡介

channel是Go語言在語言級別提供的goroutine間的通信方式，可以使用channel在兩個或多個goroutine之間傳遞消息。channel是進程內通信方式，因此通過channel傳遞對象的過程和調用函數時的參數傳遞行為比較一致，比如也可以傳遞指針。如果需要跨進程通信，建議使用分布式系統來解決，比如使用Socket或者HTTP等通信協議。

channel是類型相關的，也就是說，一個chennel只能傳遞一種類型的值，這個類型需要在聲明channel時指定。注意，在GO語言中channel本身也是一個原生類型，與map之類的類型地位一樣，因此channel本身在定義后也可以通過channel傳遞。

二.底層實現

2.1 hchan結構

type hchan struct {
   qcount   uint           // 隊列中當前數據的個數
   dataqsiz uint           // size of the circular queue
   buf      unsafe.Pointer // 數據緩沖區，存放數據的環形數組
   elemsize uint16 // channel中數據類型的大小(單個元素的大小)
   closed   uint32 // 表示channel是否關閉標識位
   elemtype *_type // 隊列中的元素類型
   sendx    uint   // 當前發送元素的索引
   recvx    uint   // 當前接收元素的索引
   recvq    waitq  // 接受等待隊列，由recv行為(也就是<-ch)阻塞在channel上的goroutine隊列
   sendq    waitq  // 發送等待隊列, 由send行為(也就是ch<-)阻塞在channel上的goroutine隊列
   //lock保護chann中的所有字段，以及在此通道上阻塞的sudoG中的幾個字段。
   //保持此鎖時不要更改另一個G狀態(特別是沒準備好G)，因為這可能會因堆棧收縮而死鎖
   lock mutex
}

//發送及接收隊列的·1結構體
type waitq struct {
    first *sudog
    last  *sudog
}

• qcount uint // 當前隊列中剩余元素個數。

• dataqsiz uint // 環形隊列長度，即緩沖區的大小，即make（chan T，N），N。

• buf unsafe.Pointer // 環形隊列指針。

• elemsize uint16 // 每個元素的大小。

• closed uint32 // 表示當前通道是否處于關閉狀態。創建通道后，該字段設置為0，即通道打開; 通過調用close將其設置為1，通道關閉。

• elemtype *_type // 元素類型，用于數據傳遞過程中的賦值。

• sendx uint 和 recvx uint是環形緩沖區的狀態字段，它指示緩沖區的當前索引 - 支持數組，它可以從中發送數據和接收數據。

• recvq waitq // 等待讀消息的goroutine隊列。

• sendq waitq // 等待寫消息的goroutine隊列。

• lock mutex // 互斥鎖，為每個讀寫操作鎖定通道，因為發送和接收必須是互斥操作。

2.2 創建過程

2.2.1 寫入操作

1.創建帶buffer的channel

2.向channel中寫入數據

3.3 寫入過程如下：

• 鎖定整個管道結構。

• 確定寫入，嘗試從等會帶隊列等待goroutine，然后將元素直接寫入goroutine。

• 如果recvq為空，則確定緩沖區是否可用。如果可用，從當前goroutine復制數據到緩沖區。

• 如果緩沖區已滿，則要寫入的元素將保存在當前正在執行的goroutine結構中，并且當前goroutine將在sendq中排隊并從運行中掛起。

• 寫入完成釋放鎖。

2.2.2 讀取過程

• 先讀取channel全局鎖。

• 嘗試sendq從等待隊列中獲取等待的goroutine。

• 如果有等待的goroutine，且有緩沖區（緩沖區已滿），從緩沖區隊首取出數據，再從sendq取出一個goroutine。將goroutine中數據存入buf對位，結束讀取釋放鎖。

• 如沒有后等待的goroutine，且緩沖區有數據，直接讀取緩沖區數據，解釋讀取釋放鎖。

• 如果沒有等待的goroutine，且沒有緩沖或緩沖區域為空，將當前的goroutine加入denq排隊，進入睡眠，等待被寫goroutine喚醒。結束釋放鎖。

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