01.channel的整体结构图

1、channel结构图

• channel本质是一个hchan这个结构体

type hchan struct {
    qcount   uint      // 队列中的元素个数
    dataqsiz uint      // 环形队列的大小，0 表示无缓冲通道
    buf      unsafe.Pointer // 环形队列的指针，用于存储元素
    elemsize uint16    // 单个元素的大小
    closed   uint32    // 表示通道是否关闭，1 表示关闭
    sendx    uint      // 发送操作的下标（对于缓冲通道）
    recvx    uint      // 接收操作的下标（对于缓冲通道）
    recvq    waitq     // 等待接收的 goroutine 队列
    sendq    waitq     // 等待发送的 goroutine 队列
    lock     mutex     // 互斥锁，保证并发安全
    ...
}

• 简单说明：
  • buf 是缓冲区，所有数据存储在这个环形缓冲区中（环形队列）
  • sendx 和 recvx 是指向缓冲区中发送和接收数据位置的指针（管理读写顺序）
    • sendx指针：指向下一个可以写入数据的位置
    • recvx指针：指向下一个可以读取数据的位置
  • recvq 和 sendq 是两个用于存储阻塞 goroutine 的队列（不是用于存储数据的队列）
    • 当缓冲区已满时，无法继续发送，发送 goroutine 会进入 sendq 等待
    • 当缓冲区为空时，无法接收数据，接收 goroutine 会进入 recvq 等待
    • dataqsiz：通道缓冲区的大小，值为 0 表示无缓冲通道
  • lock是个互斥锁，发送或接收前都需要加锁

• 先进先出
  • 先从 Channel 读取数据的 Goroutine 会先接收到数据
  • 先向 Channel 发送数据的 Goroutine 会得到先发送数据的权利

2、创建channel

• 创建channel实际上就是在内存中实例化了一个hchan的结构体，并返回一个ch指针
• 我们使用过程中channel在函数之间的传递都是用的这个指针
• 这就是为什么函数传递中无需使用channel的指针，而直接用channel就行了，因为channel本身就是一个指针

3、channel中队列如何实现

• channel中有个缓存buf，是用来缓存数据的(假如实例化了带缓存的channel的话)队列。

• 当使用send (ch <- xx)或者recv ( <-ch)的时候，首先要锁住hchan这个结构体

• 然后开始send (ch <- xx)数据，这时候满了，队列塞不进去了

• 然后是取recv ( <-ch)的过程，是个逆向的操作，也是需要加锁

4、channel缓存满发生什么

• 使用的时候，我们都知道，当channel缓存满了，或者没有缓存的时候

• 我们继续send(ch <- xxx)或者recv(<- ch)会阻塞当前goroutine，但是，是如何实现的呢？

• Go的goroutine是用户态的线程(user-space threads)，用户态的线程是需要自己去调度的

• Go有运行时的scheduler去帮我们完成调度这件事情

02.chan读写问题

1、对关闭chan读写

• 读关闭chan
  • 可以正确读取到，如果无元素，返回零值，第二个 bool 值一直为 false
• 写关闭chan：chan 会 panic

2、未初始化chan读写

• 读取未初始化的通道（nil chan）
  • 程序将永远阻塞在这个读取操作上，因为 nil 通道没有能力传输数据

var ch chan int
x := <-ch // 试图从未初始化的通道读取

• 写入未初始化的通道（nil chan）

  • 程序同样会永远阻塞在这个写入操作

• select 语句中操作未初始化的通道

var ch chan int
select {
    case x := <-ch:
        // 永远不会执行
    case ch <- 1:
        // 永远不会执行
    default:
        // 如果有 default 分支，它会被执行
}