详细解读go语言中的chnanel

Channel

底层数据结构

type hchan struct {

	qcount   uint           // 当前队列中剩余元素个数

	dataqsiz uint           // 环形队列长度，即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

	recvx    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goroutine队列

	sendq    waitq          // 等待写消息的goroutine队列

	lock mutex              // 互斥锁，chan不允许并发读写

}

waitq 是 sudog 的一个双向链表

1. type waitq struct {

2.    first *sudog

3.    last  *sudog

4. }

而 sudog 实际上是对 goroutine 的一个封装，表示一个在等待队列中的goroutine，该结构

存储了两个分别指向前后sudog的指针用来构成链表

发送数据

如果当前channel的recvq上存在已经被阻塞的Goroutine（也就是说有goroutine在等待读消息），那么会直接将数据发送给当前的Goroutine并将其设置成下一个运行的Goroutine（设置处理器runnext属性，不会立刻调度）
如果channel存在缓冲区并且还有空余位置，会直接将数据存储到缓存区sendx所在的位置上
如果不满足上述两种情况，会创建一个sudog结构并将其加入channel的sendq队列中，当前Goroutine陷入阻塞等待其他协程从Channel接收数据

接收数据

如果Channel为空，那么会直接让出处理器的使用权。
如果Channel已经关闭并且缓存区没有任何数据，会直接返回
如果Channel的sendq队列中存在挂起的Goroutine（说明有阻塞发送的goroutine），根据缓冲区的大小分别处理不同的情况：

如果 Channel 不存在缓冲区，将 Channel 发送队列中 Goroutine 存储的数据拷贝到目标内存地址中；

如果 Channel 存在缓冲区，将队列中的数据拷贝到接收方的内存地址；将发送队列头的数据拷贝到缓冲区中，释放一个阻塞的发送方；
如果Channel的缓冲区存在数据（没有阻塞的发送Goroutine），会将缓冲区中的数据拷贝到接收方的内存地址、清除队列中的数据并完成收尾工作。
当 Channel 的发送队列中不存在等待的 Goroutine 并且缓冲区中也不存在任何数据时，会使用 runtime.sudog 将当前 Goroutine 包装成一个处于等待状态的 Goroutine 将其加入到接收队列中并陷入休眠等待调度器的唤醒；

关闭通道

当 Channel 是一个空指针或者已经被关闭时，Go 语言运行时都会直接崩溃并抛出异常

处理完了这些异常的情况之后就可以开始执行关闭 Channel 的逻辑了，close 函数先上一把大锁，接着把所有挂在这个 channel 上的 sender 和 receiver 全都连成一个 sudog 链表，再解锁。最后，再将所有的 sudog 全都唤醒。

唤醒之后，sender 会检测到channel已经关闭，panic。从一个有缓冲的 channel 里读数据，当 channel 被关闭，依然能读出有效值。只有当返回的 ok 为 false 时，读出的数据才是无效的，为对应类型的零值。

x, ok := <-ch

产生panic的情况

向一个关闭的 channel 进行写操作；关闭一个 nil 的 channel；重复关闭一个 channel。

总结

channel缓存区是由循环队列实现的

channel的等待队列是一个双向链表

channel 的发送和接收操作本质上都是 “值的拷贝”

从一个有缓冲的 channel 里读数据，当 channel 被关闭，依然能读出有效值。发数据会panic。