引言

上一部分主要寫了鎖，本篇主要介紹Channel

channel是Go中非常重要的一個(gè)數(shù)據(jù)類型，它和goroutine緊密相連，是Go的CSP并發(fā)模型的重要體現(xiàn)。

CSP

• CSP 是通信順序進(jìn)程（Communicating Sequential Process）的簡稱，是一種并發(fā)編程模型。
• 簡單來說，CSP模型由并發(fā)的實(shí)體所組成，實(shí)體之間通過發(fā)送消息進(jìn)行通信，而發(fā)送消息使用的就是通道，即channel。
• GO實(shí)現(xiàn)了CSP部分理論，goroutine對應(yīng)CSP中的并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體，channel對應(yīng)CSP中的channel。

不要通過共享內(nèi)存來通信，而應(yīng)該通過通信來共享內(nèi)存

Channel的基本使用

package main
import "fmt"
func main() {
	c := make(chan int)
	go func() {
		c <- 1 // 向channel發(fā)送數(shù)據(jù)
	}()
	x := <-c // 從channel中接收數(shù)據(jù)
	fmt.Println(x)
}

1、通過make(chan int)創(chuàng)建一個(gè)int channel（可以在channel初始化時(shí)指定緩沖區(qū)的大小，例如make(chan int，2)，不指定則默認(rèn)為0）

2、在一個(gè)goroutine中，通過c<-1將數(shù)據(jù)發(fā)送到channel中，<-可以理解為數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向。

3、在主goroutine中通過x := <-c接收channel中的數(shù)據(jù)，并賦值給x。

channel如何保證并發(fā)安全

既然goroutin和channel分別對應(yīng)csp中的實(shí)體和媒介，goroutin之間都是通過chennel來傳遞數(shù)據(jù)，那么是如何保證并發(fā)安全的呢？

通過閱讀源碼可以發(fā)現(xiàn)，channel內(nèi)部是使用Mutext互斥鎖來保證的（ 之前也有人提出CAS無鎖Channel的實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)闊o鎖Channel在多核測試中的表現(xiàn)和沒有滿足FIFO的特性等原因，該提案目前是擱淺狀態(tài)）關(guān)于無鎖channel的討論

channel的底層實(shí)現(xiàn)

channel的核心源碼位于runtime包的chan.go中。

hchan 是 channel 在 golang 中的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

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 
 } 

hchan的所有屬性大體可以分為3類

1、buffer相關(guān)屬性，當(dāng)channel中的緩沖區(qū)大小不為0時(shí)，buffer中存放了待接收的數(shù)據(jù)。

2、waitq相關(guān)屬性，即recvq和sendq，可以理解為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的FIFO隊(duì)列，recvq是等待接收數(shù)據(jù)的goroutine，sendq是等待發(fā)送數(shù)據(jù)的goroutine。

3、其它，例如lock（互斥鎖）、elemtype（元素類型）、closed（channel 是否關(guān)閉，== 0 代表未 closed）

hchan的所有行為，基本都是圍繞buffer和waitq來實(shí)現(xiàn)的

waitq

type waitq struct { 
 first *sudog 
 last *sudog 
 } 

waitq是一個(gè)雙向鏈表，里面保存了goroutine。

buffe

buffer使用 ring buffer（環(huán)形緩沖區(qū)）實(shí)現(xiàn)

在hchan中，可以看到 recvx和sendx 兩個(gè)屬性，recvx即當(dāng)前已發(fā)送的元素在隊(duì)列當(dāng)中的索引位置，sendx 即 當(dāng)前已接收的元素在隊(duì)列當(dāng)中的索引位置。

從 recvx 到 sendx 之間的元素，表示已正常存放入 buffer 中的數(shù)據(jù)。

Lock

hchan中的lock就是一個(gè)互斥鎖，channel在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)前，都會先進(jìn)行加鎖，待邏輯完成后執(zhí)行再解鎖，來保證并發(fā)安全。

以上就是Go保證并發(fā)安全底層實(shí)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go并發(fā)安全底層實(shí)現(xiàn)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！