Go channel實現原始碼分析

go通道基於go的併發排程實現，本身並不複雜，go併發排程請看我的這篇文章：go併發排程原理學習

1.channel資料結構

type hchan struct

type waitq

struct

2.建立channel實現

建立channel例項：

ch := make(chan int, 4)

實現函式：

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

大致實現：

執行上面這行**會new乙個hchan結構，同時建立乙個dataqsiz=4的int型別的迴圈佇列，其實就是乙個容納4個元素的陣列，就是按順序往裡面寫資料，寫滿之後又從0開始寫，這個順序索引就是hchan.sendx

3.傳送資料

傳送資料例項：

ch <- 100

傳送資料實現函式：

func chansend(c *hchan, ep unsafe.pointer, block bool, callerpc uintptr) bool

ep指向要傳送資料的首位址

func chansend(c *hchan, ep unsafe.pointer, block bool, callerpc uintptr) bool
if sg := c.recvq.dequeue(); sg !=nil , 3
)      
return
true} 
if c.qcount c.qcount++unlock(&c.lock
)      
return
true} 
if !block 
//以上都是同步非阻塞的，ch <- 100直接返回
//以下是同步阻塞
//緩衝區滿了，也沒有接收者，通道將被阻塞，其實就是不執行當前g了，將狀態改成等待狀態
gp :=getg()
mysg :=acquiresudog()
c.sendq.enqueue(mysg)
goparkunlock(&c.lock, "
chan send
", traceevgoblocksend, 3) 
//當g被喚醒，狀態改成可執行狀態，從這裡開始繼續執行
releasesudog(mysg)
return
true
}

大致實現：

1：接收佇列不為空，從接收佇列中取出第乙個接收者*sudog，將資料複製到sudog.elem，複製函式為memmove用彙編實現，通知接收方資料給你了，將接收方協程由等待狀態改成可執行狀態，將當前協程加入協程佇列，等待被排程。

2：沒有接收者，有緩衝區且沒有滿，直接將資料複製到緩衝中，寫入緩衝區的位置為hchan.buf[sendx++]，如果緩衝區已滿sendx=0，就是迴圈佇列的實現，往sendx指定的位置寫資料，hchan.qcount++

3：沒有接收者，沒有緩衝區或是滿了，則從當前協程對應的p的sudog佇列中取乙個struct sudog，將資料複製到sudog.elem，將sudog加入sendq佇列中，通知接收方，當前流程阻塞，等待被喚醒，接收方收到通知後（被喚醒），繼續往下執行，接收資料完成後會通知傳送方，即將傳送方協程狀態由等待狀態改成可執行狀態，加入協程可執行佇列，等著被執行不會阻塞的情況：

1：通道緩衝區沒有滿之前，因為只是將要傳送的資料複製到緩衝區就返回了

2：有接收者的情況，有資料複製到接收方的資料結構中（不是最終接收資料的變數，在執行接收函式的時候會拷貝到最終接收資料的變數），喚醒接收協程會阻塞的情況：自然就是緩衝區滿了，也沒有接收方，這個時候會將資料打包放到傳送佇列，當前協程被設定成等待狀態，這個狀態不會被排程，當有接收方收到資料後，才會被喚醒

4.接收資料

接收資料例項：

val := <- ch

接收資料實現函式：

func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.pointer, block bool) (selected, received bool
)func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.pointer, block bool) (selected, received bool
) , 3
)      
return
true, true} 
if c.qcount > 0
typedmemclr(c.elemtype, qp)
c.recvx++
if c.recvx ==c.dataqsiz 
c.qcount--unlock(&c.lock
)      
return
true, true} 
if !block 
//以上同步非阻塞
//以下同步阻塞
gp :=getg()
mysg :=acquiresudog()
c.recvq.enqueue(mysg)
//將當前g狀態改成等待狀態，停止排程
goparkunlock(&c.lock, "
chan receive
", traceevgoblockrecv, 3) 
//當前g被喚醒從這裡繼續執行 
mysg.c =nil
releasesudog(mysg)
return
true, !closed
}

大致實現：

1.傳送佇列不為空（說明緩衝區已滿），從傳送佇列中取出第乙個傳送者*sudog

1.1.沒有緩衝區，直接將傳送佇列中的資料sudog.elem複製出來，存到接收資料的變數val中，通知傳送方我處理完了，你可以繼續執行

1.2.有緩衝區，複製出緩衝區hchan.buf[recvx]對應的元素到val，在將傳送方sudog.elem複製到hchan.buf[recvx]，傳送方按順序寫，接收方按順序讀，典型的fifo，為了保證是先進先出，所以先複製出，再將佇列首元素複製到對應的緩衝區中，其實就是傳送佇列連線在緩衝區後面，緩衝區滿了，就寫佇列，接收的時候先從緩衝區中拿資料，拿掉之後空出來的位置從傳送佇列中取第乙個填滿，並喚醒對應的g，只要傳送佇列不為空，緩衝區肯定會被填滿

2.傳送隊列為空，緩衝區不為空，複製出緩衝區hchan.buf[recvx]對應的元素到val，hchan.qcount--

3.傳送隊列為空，緩衝區也為空，那就是沒有任何待接收的資料，接收流程就只能等了，將接收資訊打包成sudog，加入接收佇列recvq，當前執行流程阻塞，等有傳送資料後會被喚醒繼續

5.channel fifo在解釋一次

5.1：緩衝區沒滿，傳送資料就是進緩衝佇列，接收資料就是出緩衝佇列，比較好理解

5.2：緩衝區已滿，傳送資料就是進等待佇列，接收資料先出緩衝佇列，即為要接收的資料，等待佇列出列，將資料存在緩衝佇列剛出列的位置，剛出列的位置相當於緩衝佇列的末尾，也就是說等待佇列的列頭連在緩衝佇列的末尾，將等待佇列的列頭加入快取佇列的列尾，保證了緩衝佇列是滿的，減少的是緩衝佇列中的資料，保證先進先出

5.3：接收資料，緩衝佇列或等待佇列有資料，拿走第乙個，保證等待佇列是接在緩衝區末尾，即緩衝區末尾有空缺，就讓等待佇列出列，並填充至緩衝區末尾，否則將自己打包加入接收佇列，當前g進入等待狀態，有資料傳送自然會通知你

總結：go channel基於go的併發排程實現阻塞和非阻塞兩種通訊方式

Go channel實現原始碼分析

GO channel實現同步

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