Channel

設計原理

不要通過共享內存的方式進行通信，而是應該通過通信的方式共享內存。

在主流編程語言中，多個線程傳遞數據的方式一般都是共享內存。

Go 可以使用共享內存加互斥鎖進行通信，同時也提供了一種不同的并發模型，即通信順序進程（Communicating sequential processes，CSP）。Goroutine 和 Channel 分別對應 CSP 中的實體和傳遞信息的媒介，Goroutine 之間會通過 Channel 傳遞數據。

上圖中的兩個 Goroutine，一個會向 Channel 中發送數據，另一個會從 Channel 中接收數據，它們兩者能夠獨立運行并不存在直接關聯，但是能通過 Channel 間接完成通信。

數據結構

type hchan struct {// 循環隊列// 元素數量 qcount   uint           // total data in the queue// 隊列的長度dataqsiz uint           // size of the circular queue// 緩沖區大小 有緩沖的 channel 才有buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements// 已發送和接收元素在隊列中的索引sendx    uint   // send indexrecvx    uint   // receive index// 元素類型和大小elemsize uint16elemtype *_type // element type// channel 是否已關閉closed   uint32// 等待接受和發送的 goroutine 隊列recvq    waitq  // list of recv waiterssendq    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
}

sendq 和 recvq 存儲了當前 Channel 由于緩沖區空間不足而阻塞的 Goroutine 列表，這些等待隊列使用雙向鏈表 runtime.waitq 表示，鏈表中所有的元素都是 runtime.sudog 結構，runtime.sudog 表示一個在等待列表中的 Goroutine。

type waitq struct {first *sudoglast  *sudog
}

創建 channel

通道有兩個方向，發送和接收。
一般而言，使用 make 創建一個能收能發的通道：

// 無緩沖通道
ch1 := make(chan int)
// 有緩沖通道
ch2 := make(chan int, 10)

創建 chan 的函數是 makechan：

func makechan(t *chantype, size int64) *hchan

創建的 chan 是一個指針，所以我們能在函數間直接傳遞 channel，而不用傳遞 channel 的指針。

const hchanSize = unsafe.Sizeof(hchan{}) + uintptr(-int(unsafe.Sizeof(hchan{}))&(maxAlign-1))func makechan(t *chantype, size int64) *hchan {elem := t.elem// 省略了檢查 channel size，align 的代碼// ……var c *hchan// 如果元素類型不含指針 或者 size 大小為 0（無緩沖類型）// 只進行一次內存分配if elem.kind&kindNoPointers != 0 || size == 0 {// 如果 hchan 結構體中不含指針，GC 就不會掃描 chan 中的元素// 只分配 "hchan 結構體大小 + 元素大小*個數" 的內存c = (*hchan)(mallocgc(hchanSize+uintptr(size)*elem.size, nil, true))// 如果是緩沖型 channel 且元素大小不等于 0（大小等于 0的元素類型：struct{}）if size > 0 && elem.size != 0 {c.buf = add(unsafe.Pointer(c), hchanSize)} else {// race detector uses this location for synchronization// Also prevents us from pointing beyond the allocation (see issue 9401).// 1. 非緩沖型的，buf 沒用，直接指向 chan 起始地址處// 2. 緩沖型的，能進入到這里，說明元素無指針且元素類型為 struct{}，也無影響// 因為只會用到接收和發送游標，不會真正拷貝東西到 c.buf 處（這會覆蓋 chan的內容）c.buf = unsafe.Pointer(c)}} else {// 進行兩次內存分配操作c = new(hchan)c.buf = newarray(elem, int(size))}// 更新字段c.elemsize = uint16(elem.size)c.elemtype = elemc.dataqsiz = uint(size)return c
}