Go chan的底层原理

什么是channel？

chan是Go中的一种特殊类型，不同的协程可以通过channel来进行数据交互。

channel分为有缓冲区与无缓冲区两种。

无缓冲区chan

如果当前协程向无缓冲区chan发送一条消息，但是这个chan没有就绪的接收协程时，当前协程就会被阻塞，直到出现一个接收者协程就绪，并从chan中接收这条消息。

有缓冲区chan

在缓冲区被填满后，尝试向chan发送消息的协程将会被阻塞。当缓冲区内消息数量为0时，尝试从chan中读取消息的协程将被阻塞。

channel的底层实现

channel是基于环形队列实现的。

type hchan struct {qcount uint          // 当前队列中剩余元素个数dataqsiz uint        // 环形队列长度（可以存放的元素个数）buf unsafe.Pointer   // 环形队列指针elemsize uint16      // 每个元素的⼤⼩closed uint32        // 标识关闭状态elemtype *_type      // 元素类型sendx uint           // 队列下标，指示元素写入时存放到队列中的位置 xrecvx uint           // 队列下标，指示元素从队列的该位置读出  recvq waitq          // 等待读消息的协程队列sendq waitq          // 等待写消息的协程队列lock mutex           // 互斥锁，chan不允许并发读写
}

环形队列（buf）

由buf指针指向环形队列，所有进入到chan的数据都将会存入环形队列中。

等待队列（recvq / sendq）

读消息的协程等待队列（recvq）：
如果该chan缓冲区为空，或者该chan没有缓冲区，那么当前的读消息协程将被阻塞。被阻塞的读消息协程会变放入读消息的协程等待队列。
写消息的协程等待队列（sendq）：
如果该chan缓冲区已满，或者该chan没有缓冲区，那么当前的写消息协程将被阻塞。被阻塞的写消息协程会变放入写消息的协程等待队列。

写数据流程

图片来源：https://www.jianshu.com/p/359a6e1ccd94

读数据流程

图片来源：https://www.jianshu.com/p/359a6e1ccd94

唤醒协程

因读阻塞的协程会被向chan写数据的协程唤醒。
因写阻塞的协程会被从chan读数据的协程唤醒。

一般情况下recvq和sendq至少有一个队列为空。只有一个例外，那就是同一个协程使用select语句向chan一边写数据一边读数据。

channel在什么情况下会Panic？

向已经关闭的chan写入数据会发生Panic
再次关闭已经关闭的chan会发生Panic
关闭一个值为nil的chan会发生Panic

文章参考：https://www.jianshu.com/p/359a6e1ccd94

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