chanel 使用与原理 一

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访问已经关闭的 chanel

// exp3 用来测试访问一个已经关闭的且里面还有值未取出的 chanel 会发生什么事?
// 结果是先取出 chanel 里面的值,之后返回零值
func exp3(){
    sigCh:= make(chan string)
    ch:=make (chan int,2)
    ch <- 3
    ch <- 4
    close(ch)

    go func (){
        for i:=0;i<6;i++ {
            fmt.Println("b goroutine recieve: " ,<-ch)
        }
        sigCh <-"over"
    }()
    <-sigCh
}

控制台结果如图:

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往已经关闭的 chanel 写入数据

// exp4 用来测试往一个已经关闭的 chanel 写入数据会发生什么事?
// 结果是发生 panic :send on closed channel
func exp4 (){
    sigCh:= make(chan string)
    ch:=make (chan int,2)
    ch <- 3
    ch <- 4
    close(ch)

    go func (){
        ch <- 6
        sigCh <-"over"
    }()
    <-sigCh
}

控制台结果如图:

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关闭已经关闭的 chanel

// exp5 关闭已经关闭的 chanel 会发生什么事?
// 结果是发生 panic : close of closed channel
func exp5 (){
    sigCh:= make(chan string)
    ch:=make (chan int,2)
    ch <- 3
    ch <- 4
    close(ch)

    go func (){
        close(ch)
        sigCh <-"over"
    }()
    <-sigCh
}

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chanel 底层实现

chanel 的数据结构

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  • 基于数组的循环队列,有缓冲的channel用它暂存数据
  • 基于链表的单向队列,用于保存阻塞在此channel上的goroutine

chanel 的创建

  • chanel 是分配在堆上面的
  • 使用 make 内建函数返回的就是指针,所以我们函数传参时不必使用指向 chanel 的指针

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chanel 的发送与接收

发送数据给 chanel

  1. acquire 确认锁状态
  2. dequeue 入队列,将数据拷贝到 buf 队列上
  3. release 释放

从 chanel 接收数据

  1. acquire 确认锁状态
  2. enqueue 出队列,拷贝 buf 队列的数据
  3. release 释放

没有共享内存(除了 hchan 对象)“不通过共享内存来通信,而是通过通信来共享内存”,而怎么通信呢?其实就是 copies。
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补充:运行时调用程序

goroutine 是一种用户级线程,由 Go 运行时系统来创建和管理,而不是操作系统。相较于操作系统的线程更加轻量级。一个 OS thread 对应对个 goroutine。这便是 Go 语言的 M:N 调度模型。
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MGP 模型,其中 P 为调度所需要的上下文资源,拥有运行队列。
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chanel 缓存满,发送方 goroutine 阻塞

当 G1 发送数据给已经满了的 chanel 时,会通过调用 gopark() 方法呼叫调度器将当前 goroutine(即 G1)设置为 waiting 状态。

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然后断开 G1 和 M 的联系

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调度下一条可运行的 goroutine
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chanel 缓存有空余,发送方 goroutine 唤醒

被阻塞的 发送方、接收方 goroutine 分别保存在 hchan 结构体的 sendq 、recvq 字段中。并且是封装为一个个 sudog 结构体对象保存的。
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G1 创建一个 sudog 结构体对象,然后将 sudog 放入 hchan 类型对象中的 sendq 队列上。
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接下来,当 G2 取走 chanel 中的数据,chanel 缓存有空余,G1 不再阻塞,但是是谁调用调度器将 G1 唤醒的呢?

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如上图,是 G2 ,通过调用 goready(G1) 方法呼叫调度器将 G1 唤醒。所以说“通过通信来共享内存”

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G1 往一个空的 chanel 接收数据导致阻塞

当 chanel 有数据不为空了,G1 并不是:

  1. 确认锁然后
  2. 取出 buf 数组中的元素
  3. goready(G2)

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而是有一种更聪明的办法,直接写到等待接受队列中的 G2
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总结

  • 使用锁保证并发安全
  • 采用 FIFO 先进先出策略存储
  • 以 sudog 结构体类型存储阻塞的 goroutine 作为队列节点
  • 通过 gopark,goready 来呼叫(calls into)运行时调度器

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关于无缓存 chanel ,如果接收方先阻塞,则发送方“直接写入”数据到接受方的栈结构中。
如果发送方先阻塞,则接收方直接从发送方的 sudog 结构中获取数据。
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引用文章出处:
https://speakerdeck.com/kavya...
https://segmentfault.com/a/11...

本文来自:Segmentfault

感谢作者:chencanxin

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