一.简介

如果说goroutine是Go语言程序的并发体的话，那么channels则是它们之间的通信机制。一个channel是一个通信系统，它可以让一个goroutine通过它给另一个goroutine发送值信息。每个channel都有一个特定的类型，也就是channels可发送数据的类型。

二.使用

2.1 创建channel

ch := make(chan int)

2.2 channel读写

ch := make(chan int)// write to channel
ch <- x// read from channel
x <- ch// another way to read
x = <- ch

channel 一定要初始化后才能进行读写操作，否则会永久阻塞。

2.3 关闭 channel

ch := make(chan int)close(ch)

有关 channel 的关闭，你需要注意以下事项:

关闭一个未初始化(nil) 的 channel 会产生 panic
重复关闭同一个 channel 会产生 panic
向一个已关闭的 channel 中发送消息会产生 panic
从已关闭的 channel 读取消息不会产生 panic，且能读出 channel 中还未被读取的消息，若消息均已读出，则会读到类型的零值。从一个已关闭的 channel 中读取消息永远不会阻塞，并且会返回一个为 false 的 ok-idiom，可以用它来判断 channel 是否关闭
关闭 channel 会产生一个广播机制，所有向 channel 读取消息的 goroutine 都会收到消息

三.channel的两种类型

3.1 有缓冲channel

ch := make(chan int, 10)

有缓存的 channel 类似一个阻塞队列(采用环形数组实现)。当缓存未满时，向 channel 中发送消息时不会阻塞，当缓存满时，发送操作将被阻塞，直到有其他 goroutine 从中读取消息；相应的，当 channel 中消息不为空时，读取消息不会出现阻塞，当 channel 为空时，读取操作会造成阻塞，直到有 goroutine 向 channel 中写入消息。

3.2 无缓冲channel

ch := make(chan int)

从无缓存的 channel 中读取消息会阻塞，直到有 goroutine 向该 channel 中发送消息；同理，向无缓存的 channel 中发送消息也会阻塞，直到有 goroutine 从 channel 中读取消息。

3.3 select 使用

select 用法类似 IO 多路复用，可以同时监听多个 channel 的消息状态，看下面的例子

select {case <- ch1:...case <- ch2:...case ch3 <- 10;...default:...
}

msgCh := make(chan struct{})
quitCh := make(chan struct{})
for {select {case <- msgCh:doWork()case <- quitCh:finish()return
}

select 可以同时监听多个 channel 的写入或读取
执行 select 时，若只有一个 case 通过(不阻塞)，则执行这个 case 块
若有多个 case 通过，则随机挑选一个 case 执行
若所有 case 均阻塞，且定义了 default 模块，则执行 default 模块。若未定义 default 模块，则 select 语句阻塞，直到有 case 被唤醒。
使用 break 会跳出 select 块。

三.底层实现

2.1 hchan结构

type hchan struct {qcount   uint           // 队列中当前数据的个数dataqsiz uint           // size of the circular queuebuf      unsafe.Pointer // 数据缓冲区，存放数据的环形数组elemsize uint16 // channel中数据类型的大小(单个元素的大小)closed   uint32 // 表示channel是否关闭标识位elemtype *_type // 队列中的元素类型sendx    uint   // 当前发送元素的索引recvx    uint   // 当前接收元素的索引recvq    waitq  // 接受等待队列，由recv行为(也就是<-ch)阻塞在channel上的goroutine队列sendq    waitq  // 发送等待队列, 由send行为(也就是ch<-)阻塞在channel上的goroutine队列//lock保护chann中的所有字段，以及在此通道上阻塞的sudoG中的几个字段。//保持此锁时不要更改另一个G状态(特别是没准备好G)，因为这可能会因堆栈收缩而死锁lock mutex
}//发送及接收队列的·1结构体
type waitq struct {first *sudoglast  *sudog
}

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。

2.2 创建过程

2.2.1 写入操作

1.创建带buffer的channel

2.向channel中写入数据

3.3 写入过程如下：

锁定整个管道结构。
确定写入，尝试从等会带队列等待goroutine，然后将元素直接写入goroutine。
如果recvq为空，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。
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结构中，并且当前goroutine将在sendq中排队并从运行中挂起。
写入完成释放锁。

2.2.2 读取过程

先读取channel全局锁。
尝试sendq从等待队列中获取等待的goroutine。
如果有等待的goroutine，且有缓冲区（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中数据存入buf对位，结束读取释放锁。
如没有后等待的goroutine，且缓冲区有数据，直接读取缓冲区数据，解释读取释放锁。
如果没有等待的goroutine，且没有缓冲或缓冲区域为空，将当前的goroutine加入denq排队，进入睡眠，等待被写goroutine唤醒。结束释放锁。

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