關於Golang channel的實現

以下由golang教學專欄跟大家介紹關於Golang channel的實現，希望對需要的朋友有幫助！

一.簡介

       channel是Go語言在語言層級提供的goroutine間的溝通方式，可以使用channel在兩個或多個goroutine之間傳遞訊息。 channel是進程內通訊方式，因此透過channel傳遞物件的過程和呼叫函數時的參數傳遞行為比較一致，例如也可以傳遞指標。如果需要跨進程通信，建議使用分散式系統來解決，例如使用Socket或HTTP等通信協定。

       channel是型別相關的，也就是說，一個chennel只能傳遞一個型別的值，這個型別需要在宣告channel時指定。注意，在GO語言中channel本身也是一個原生類型，與map之類的類型地位一樣，因此channel本身在定義後也可以透過channel傳遞。

二.底層實作

2.1 hchan結構

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 // 目前佇列中剩餘元素個數。
• dataqsiz uint // 環形佇列長度，即緩衝區的大小，即make（chan T，N），N。
• buf unsafe.Pointer // 環形佇列指標。
• elemsize uint16 // 每個元素的大小。
• closed uint32 // 表示目前頻道是否處於關閉狀態。建立通道後，此欄位設為0，即通道開啟; 透過呼叫close將其設為1，通道關閉。
• elemtype *_type // 元素類型，用於資料傳遞過程中的賦值。
• sendx uint 和 recvx uint是環形緩衝區的狀態字段，它指示緩衝區的當前索引- 支援數組，它可以從中發送資料和接收數據。
• recvq waitq // 等待讀取訊息的goroutine佇列。
• sendq waitq // 等待寫​​訊息的goroutine隊列。
• lock mutex // 互斥鎖，為每個讀寫操作鎖定通道，因為傳送和接收必須是互斥操作。

 

2.2 建立流程

2.2.1 寫入動作

1.建立帶有buffer的channel

#2.寫入資料

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#3.3 寫入過程如下：

• 鎖定整個管道結構。
• 確定寫入，嘗試從等會帶隊列等待goroutine，然後將元素直接寫入goroutine。
• 如果recvq為空，則確定緩衝區是否可用。如果可用，請從目前goroutine複製資料到緩衝區。
• 如果緩衝區已滿，則要寫入的元素將保存在目前正在執行的goroutine結構中，並且當前goroutine將在sendq中排隊並從運行中掛起。
• 寫入完成釋放鎖定。

2.2.2 讀取過程

• 先讀取channel全域鎖定。
• 嘗試sendq從等待隊列中取得等待的goroutine。
• 如果有等待的goroutine，且有緩衝區（緩衝區已滿），從緩衝區隊首取出數據，再從sendq取出一個goroutine。將goroutine中資料存入buf對位，結束讀取釋放鎖。
• 如沒有後等待的goroutine，且緩衝區有數據，直接讀取緩衝區數據，解釋讀取釋放鎖。
• 如果沒有等待的goroutine，且沒有緩衝或緩衝區域為空，將當前的goroutine加入denq排隊，進入睡眠，等待被寫goroutine喚醒。結束釋放鎖。

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以上是關於Golang channel的實現的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！