channel一个类型管道，通过它可以在goroutine之间发送和接收消息。它是Golang在语言层面提供的goroutine间的通信方式。

众所周知，Go依赖于称为CSP（Communicating Sequential Processes）的并发模型，通过Channel实现这种同步模式。Go并发的核心哲学是不要通过共享内存进行通信; 相反，通过沟通分享记忆。

下面以简单的示例来演示Go如何通过channel来实现通信。

package mainimport (    "fmt"    "time")func goRoutineA(a <-chan int) {    val := <-a    fmt.Println("goRoutineA received the data", val)}func goRoutineB(b chan int) {    val := <-b    fmt.Println("goRoutineB  received the data", val)}func main() {    ch := make(chan int, 3)    go goRoutineA(ch)    go goRoutineB(ch)    ch <- 3    time.Sleep(time.Second * 1)}

结果为：

goRoutineA received the data 3

上面只是个简单的例子，只输出goRoutineA ，没有执行goRoutineB，说明channel仅允许被一个goroutine读写。

接下来我们通过源代码分析程序执行过程，在讲之前，如果不了解go 并发和调度相关知识。请阅读这篇文章

https://github.com/guyan0319/...

说道channel这里不得不提通道的结构hchan。

hchan

源代码在src/runtime/chan.go

type hchan struct {   qcount   uint           // total data in the queue   dataqsiz uint           // size of the circular queue   buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements   elemsize uint16   closed   uint32   elemtype *_type // element type   sendx    uint   // send index   recvx    uint   // receive index   recvq    waitq  // list of recv waiters   sendq    waitq  // list of send waiters   // 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}type waitq struct {    first *sudog    last  *sudog}

说明：

qcount uint // 当前队列中剩余元素个数
dataqsiz uint // 环形队列长度，即缓冲区的大小，即make（chan T，N），N.
buf unsafe.Pointer // 环形队列指针
elemsize uint16 // 每个元素的大小
closed uint32 // 表示当前通道是否处于关闭状态。创建通道后，该字段设置为0，即通道打开; 通过调用close将其设置为1，通道关闭。
elemtype *_type // 元素类型，用于数据传递过程中的赋值；
sendx uint和recvx uint是环形缓冲区的状态字段，它指示缓冲区的当前索引 - 支持数组，它可以从中发送数据和接收数据。
recvq waitq // 等待读消息的goroutine队列
sendq waitq // 等待写消息的goroutine队列
lock mutex // 互斥锁，为每个读写操作锁定通道，因为发送和接收必须是互斥操作。

这里sudog代表goroutine。

创建channel 有两种，一种是带缓冲的channel，一种是不带缓冲的channel

// 带缓冲ch := make(chan Task, 3)// 不带缓冲ch := make(chan int)

这里我们先讨论带缓冲

ch := make(chan int, 3)

创建通道后的缓冲通道结构

hchan struct {    qcount uint : 0     dataqsiz uint : 3     buf unsafe.Pointer : 0xc00007e0e0     elemsize uint16 : 8     closed uint32 : 0     elemtype *runtime._type : &{        size:8         ptrdata:0         hash:4149441018         tflag:7         align:8         fieldalign:8         kind:130         alg:0x55cdf0         gcdata:0x4d61b4         str:1055         ptrToThis:45152        }    sendx uint : 0     recvx uint : 0     recvq runtime.waitq :         {first:<nil> last:<nil>}    sendq runtime.waitq :         {first:<nil> last:<nil>}    lock runtime.mutex :         {key:0}}

源代码

func makechan(t *chantype, size int) *hchan {   elem := t.elem   ...}

如果我们创建一个带buffer的channel，底层的数据模型如下图：

向channel写入数据

ch <- 3

底层hchan数据流程如图

发送操作概要

1、锁定整个通道结构。

2、确定写入。尝试recvq从等待队列中等待goroutine，然后将元素直接写入goroutine。

3、如果recvq为Empty，则确定缓冲区是否可用。如果可用，从当前goroutine复制数据到缓冲区。

4、如果缓冲区已满，则要写入的元素将保存在当前正在执行的goroutine的结构中，并且当前goroutine将在sendq中排队并从运行时挂起。

5、写入完成释放锁。

这里我们要注意几个属性buf、sendx、lock的变化。

流程图

从channel读取操作

几乎和写入操作相同

代码

func goRoutineA(a <-chan int) {   val := <-a   fmt.Println("goRoutineA received the data", val)}

底层hchan数据流程如图

这里我们要注意几个属性buf、sendx、recvx、lock的变化。

读取操作概要

1、先获取channel全局锁

2、尝试sendq从等待队列中获取等待的goroutine，

3、 如有等待的goroutine，没有缓冲区，取出goroutine并读取数据，然后唤醒这个goroutine，结束读取释放锁。

4、如有等待的goroutine，且有缓冲区（此时缓冲区已满），从缓冲区队首取出数据，再从sendq取出一个goroutine，将goroutine中的数据存入buf队尾，结束读取释放锁。

5、如没有等待的goroutine，且缓冲区有数据，直接读取缓冲区数据，结束读取释放锁。

6、如没有等待的goroutine，且没有缓冲区或缓冲区为空，将当前的goroutine加入sendq排队，进入睡眠，等待被写goroutine唤醒。结束读取释放锁。

流程图

recvq和sendq 结构

recvq和sendq基本上是链表，看起来基本如下

select

select就是用来监听和channel有关的IO操作，当 IO 操作发生时，触发相应的动作。

一个简单的示例如下

package mainimport (   "fmt"   "time")func goRoutineD(ch chan int, i int) {   time.Sleep(time.Second * 3)   ch <- i}func goRoutineE(chs chan string, i string) {   time.Sleep(time.Second * 3)   chs <- i}func main() {   ch := make(chan int, 5)   chs := make(chan string, 5)   go goRoutineD(ch, 5)   go goRoutineE(chs, "ok")    select {    case msg := <-ch:        fmt.Println(" received the data ", msg)    case msgs := <-chs:        fmt.Println(" received the data ", msgs)    default:        fmt.Println("no data received ")        time.Sleep(time.Second * 1)    }}

运行程序，因为当前时间没有到3s，所以select 选择defult

no data received

修改程序，我们注释掉default，并多执行几次结果为

received the data 5

received the data ok

received the data ok

received the data ok

select语句会阻塞，直到监测到一个可以执行的IO操作为止，而这里goRoutineD和goRoutineE睡眠时间是相同的，都是3s，从输出可看出，从channel中读出数据的顺序是随机的。

再修改代码，goRoutineD睡眠时间改成4s

func goRoutineD(ch chan int, i int) {   time.Sleep(time.Second * 4)   ch <- i}

此时会先执行goRoutineE，select 选择case msgs := <-chs。

range

可以持续从channel读取数据，一直到channel被关闭，当channel中没有数据时会阻塞当前goroutine，与读channel时阻塞处理机制一样。

package mainimport (   "fmt"   "time")func goRoutineD(ch chan int, i int) {   for   i := 1; i <= 5; i++{      time.Sleep(time.Second * 1)      ch <- i   }}func chanRange(chanName chan int) {   for e := range chanName {      fmt.Printf("Get element from chan: %d\n", e)      if len(chanName) <= 0 { // 如果现有数据量为0，跳出循环            break      }   }}func main() {   ch := make(chan int, 5)   go goRoutineD(ch, 5)   chanRange(ch)}

结果：
Get element from chan: 1
Get element from chan: 2
Get element from chan: 3
Get element from chan: 4
Get element from chan: 5

死锁（deadlock）

指两个或两个以上的协程的执行过程中，由于竞争资源或由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象。

在非缓冲信道若发生只流入不流出，或只流出不流入，就会发生死锁。

下面是一些死锁的例子

1、

package mainfunc main() {   ch := make(chan int)   ch <- 3}

上面情况，向非缓冲通道写数据会发生阻塞，导致死锁。解决办法创建缓冲区 ch := make(chan int，3)

2、

package mainimport (   "fmt")func main() {   ch := make(chan int)   fmt.Println(<-ch)}

向非缓冲通道读取数据会发生阻塞，导致死锁。 解决办法开启缓冲区，先向channel写入数据。

3、

package mainfunc main() {   ch := make(chan int, 3)   ch <- 3   ch <- 4   ch <- 5   ch <- 6}

写入数据超过缓冲区数量也会发生死锁。解决办法将写入数据取走。

4、

package mainfunc main() {    ch := make(chan int, 3)    ch <- 1    close(ch)    ch <- 2}

向关闭的channel写入数据。解决办法别向关闭的channel写入数据。

死锁的情况有很多这里不再赘述。

参考：

https://codeburst.io/diving-d...

https://speakerdeck.com/kavya...

https://my.oschina.net/renhc/...

links

• 目录