怎么在Golang中实现channel?很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。
什么是golang
golang 是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型,并具有垃圾回收功能的编程语言,其语法与 C语言相近,但并不包括如枚举、异常处理、继承、泛型、断言、虚函数等功能。
一.简介
channel是Go语言在语言级别提供的goroutine间的通信方式,可以使用channel在两个或多个goroutine之间传递消息。channel是进程内通信方式,因此通过channel传递对象的过程和调用函数时的参数传递行为比较一致,比如也可以传递指针。如果需要跨进程通信,建议使用分布式系统来解决,比如使用Socket或者HTTP等通信协议。
channel是类型相关的,也就是说,一个chennel只能传递一种类型的值,这个类型需要在声明channel时指定。注意,在GO语言中channel本身也是一个原生类型,与map之类的类型地位一样,因此channel本身在定义后也可以通过channel传递。
二.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 queue buf 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 *sudog last *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
创建带buffer的channel
向channel中写入数据
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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