Go 语言入门 1-管道的特性及实现原理

入坑 go 也快一年了，从今天开始会定期分享一下 Go 语言学习过程中的一些基础知识。

go 语言中的管道， 主要是用于协程之间的通信， 比 UNIX 的管道更加轻量和易用。

我们先看一下管道的数据结构：

type hchan struct {  gcount   uint  // 环形队列剩余元素个数  dataqsiz uint // 环形队列长度  buf      unsafe.Pointer // 环形队列指针  elemsize uint16  // 每个元素大小  closed   uint32  // 标识关闭状态  elemtype *_type  // 元素类型  sendx    uint   // 下一个元素写入时的下标  recvx    uint   // 下一个元素读取时的下标  recvq    waitq  //  等待读消息的队列  sendq    waitq  // 等待写消息的队列  lock     mutex  // 互斥锁， 保障管道无法并发读写}

源码链接:

https://github.com/golang/go/blob/0d0193409492b96881be6407ad50123e3557fdfb/src/runtime/chan.go#L33

通过上述数据结构， 我们可以理解管道是由三部分组成的:

环形队列

读写等待队列

队列元素基本信息

从管道读取数据时， 如果管道缓冲区为空或者没有缓冲区， 那么当前协程就会阻塞， 然后放入 recvq 队列中。

往管道写入数据时， 如果管道缓冲区为空或者缓冲区满了， 那么当前协程就会阻塞， 然后放入 sendq 队列中。

读阻塞的协程会被新来的写数据的协程唤醒。

写阻塞的协程会被新来的读数据的协程唤醒。

同时上述数据结构中， 我们可以看到一个管道中只能传递一种元素类型。 如果想数据类型动态化， 可以传递 interface。

管道的操作：

初始化有两种方式:

变量声明:

var ch chan int  // 声明一个新的管道

使用 make:

ch1 := make(chan string)  // 无缓冲管道ch1 := make(chan string 3)  // 有缓冲管道

管道的读写是通过操作符: 「<-」控制的，管道在左边表示把右侧数据写入到管道中， 管道在右边表示读取管道数据赋值给左侧变量。

ch1 := make(chan string)  // 初始化ch1 <- "gjl";  // 把 gjl 字符串写入到管道中c := <- ch1;  // 读取管道数据并交给 c 变量fmt.Println(c) // 输出

同时也可以通过操作符来限制管道的读写权限。

举个栗子:

func ChanRW(ch chan int) {  // 可以读写}
func ChanR(ch <-chan int){  // 仅可以读}
func ChanW(ch chan<- int){  // 仅可以写}

注意：对于值为 nil 的管道， 无论读写都会使协程永久阻塞。

最后我们具体看一下管道发送和接收时的处理流程图， 用 processon 简单画一下图（最近沉迷练习画图 - -）:

发送:

接收:

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