channel是大家在Go中用的最頻繁的特性，也是Go最自豪的特性之一蛉加，你有沒(méi)有思考過(guò)：

• Why：為什么要設(shè)計(jì)channel曹步？
• What：channel是什么樣的径荔？
• How：channel是如何實(shí)現(xiàn)的？

這篇文章颠黎，就來(lái)回答這3個(gè)問(wèn)題另锋。

channel解決什么問(wèn)題？

在Golang誕生之前狭归，各編程語(yǔ)言都使用多線程進(jìn)行編程夭坪，但多線程復(fù)雜、混亂过椎、難以管理室梅，對(duì)開(kāi)發(fā)者并不是多么友好。

Golang是Google為了解決高并發(fā)搜索而設(shè)計(jì)的潭流，它們想使用簡(jiǎn)單的方式竞惋，高效解決并發(fā)問(wèn)題，最后做成了灰嫉，然后又把Golang開(kāi)源了出來(lái)拆宛，以及到處推廣，所以Golang自從誕生之初讼撒，就風(fēng)風(fēng)火火浑厚。

從Golang文檔中，我們可以知道根盒，為啥Golang設(shè)計(jì)了channel钳幅，以及channel解決了什么問(wèn)題？

Go Concurrency Patterns:

Concurrency is the key to designing high performance network services. Go's concurrency primitives (goroutines and channels) provide a simple and efficient means of expressing concurrent execution. In this talk we see how tricky concurrency problems can be solved gracefully with simple Go code.

Golang使用goroutine和channel簡(jiǎn)單炎滞、高效的解決并發(fā)問(wèn)題敢艰，channel解決的是goroutine之間的通信。

channel是怎么設(shè)計(jì)的册赛？

我們以為channel是一個(gè)通道：

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實(shí)際上钠导，channel的內(nèi)在是這樣的：

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channel設(shè)計(jì)涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單：

• 基于數(shù)組的循環(huán)隊(duì)列，有緩沖的channel用它暫存數(shù)據(jù)
• 基于鏈表的單向隊(duì)列森瘪，用于保存阻塞在此channel上的goroutine

我本來(lái)想自己碼一篇channel的設(shè)計(jì)文章牡属，但已經(jīng)有大牛：Kavya深入分析了Channel的設(shè)計(jì)，我也相信自己寫的肯定不如他好扼睬，所以我把Kavya在Gopher Con上的PPT推薦給你逮栅，如果你希望成為Go大牛，你一定要讀一下，現(xiàn)在請(qǐng)收藏好措伐。

Kavya在Gopher Con上的演講主題是：理解channel特纤，他并不是教你如何使用channel，而是把channel的設(shè)計(jì)和goroutine的調(diào)度結(jié)合起來(lái)废士，從內(nèi)在方式向你介紹叫潦。這份PPT足足有80頁(yè)，包含了大量的動(dòng)畫官硝，非常容易理解矗蕊，你會(huì)了解到：

• channel的創(chuàng)建
• 各種場(chǎng)景的發(fā)送和接收
• goroutine的調(diào)度
• goroutine的阻塞和喚醒
• channel和goroutine在select操作下

Kavya的PPT應(yīng)該包含了channel的80%的設(shè)計(jì)思想，但也有一些缺失氢架，需要你閱讀源碼：

• channel關(guān)閉時(shí)傻咖，gorontine的處理
• 創(chuàng)建channel時(shí)，不同的創(chuàng)建方法
• 讀channel時(shí)的非阻塞操作
• ...

PPT在此：Understanding Channels岖研，如果你有心卿操，還可以在這個(gè)網(wǎng)站看到Kavya關(guān)于goroutine調(diào)度的PPT，福利哦??孙援。(訪問(wèn)不了請(qǐng)翻墻害淤，或閱讀原文從博客文章最下面看Github備份)

channel是怎么實(shí)現(xiàn)的？

chan.go是channel的主要實(shí)現(xiàn)文件拓售，只有700行窥摄，十分佩服Go團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)的如此精簡(jiǎn)础淤，卻發(fā)揮如此大的作用Ｕ阜拧！鸽凶！

看完Kavya的PPT币砂，你已經(jīng)可以直接看channel的源碼了，如果有任何問(wèn)題玻侥，思考一下你也可以想通决摧，如果有任何問(wèn)題可博客文章留言或公眾號(hào)私信進(jìn)行討論。

另外凑兰，推薦一篇在Medium（國(guó)外高質(zhì)量文章社區(qū)）上獲得500+贊的源碼分析文章掌桩，非常詳細(xì)。

文章鏈接：Diving deep into the golang channels

我學(xué)到了什么票摇？

閱讀channel源碼我學(xué)到了一些東西拘鞋，分享給大家砚蓬。

channel的4個(gè)特性的實(shí)現(xiàn)：

• channel的goroutine安全矢门，是通過(guò)mutex實(shí)現(xiàn)的。
• channel的FIFO，是通過(guò)循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)的祟剔。
• channel的通信：在goroutine間傳遞數(shù)據(jù)隔躲，是通過(guò)僅共享hchan+數(shù)據(jù)拷貝實(shí)現(xiàn)的。
• channel的阻塞是通過(guò)goroutine自己掛起物延，喚醒goroutine是通過(guò)對(duì)方goroutine喚醒實(shí)現(xiàn)的宣旱。

channel的其他實(shí)現(xiàn)：

• 發(fā)送goroutine是可以訪問(wèn)接收goroutine的內(nèi)存空間的，接收goroutine也是可以直接訪問(wèn)發(fā)送goroutine的內(nèi)存空間的叛薯，看sendDirect浑吟、recvDirect函數(shù)。
• 無(wú)緩沖的channel始終都是直接訪問(wèn)對(duì)方goroutine內(nèi)存的方式耗溜，把手伸到別人的內(nèi)存，把數(shù)據(jù)放到接收變量的內(nèi)存，或者從發(fā)送goroutine的內(nèi)存拷貝到自己內(nèi)存术陶。省掉了對(duì)方再加鎖獲取數(shù)據(jù)的過(guò)程缘缚。
• 接收goroutine讀不到數(shù)據(jù)和發(fā)送goroutine無(wú)法寫入數(shù)據(jù)時(shí)，是把自己掛起的阿宅，這就是channel的阻塞操作候衍。阻塞的接收goroutine是由發(fā)送goroutine喚醒的，阻塞的發(fā)送goroutine是由接收goroutine喚醒的洒放，看gopark蛉鹿、goready函數(shù)在chan.go中的調(diào)用。
• 接收goroutine當(dāng)channel關(guān)閉時(shí)拉馋，讀channel會(huì)得到0值榨为，并不是channel保存了0值，而是它發(fā)現(xiàn)channel關(guān)閉了煌茴，把接收數(shù)據(jù)的變量的值設(shè)置為0值随闺。
• channel的操作/調(diào)用，是通過(guò)reflect實(shí)現(xiàn)的蔓腐，可以看reflect包的makechan, chansend, chanrecv函數(shù)矩乐。

如果閱讀chan_test.go還會(huì)學(xué)到一些騷操作，比如：

if <-stopCh {
    // do stop
}

而不是寫成：

if stop := <-stopCh; stop {
    // do stop
}

這就是關(guān)于channel的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的分享回论，希望你通過(guò)Kavya的PPT和代碼閱讀能深入了解channel散罕。

鏈接

• chan.go：https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan.go
• chan_test.go：https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan_test.go
• Understanding channels在Github的備份: https://github.com/Shitaibin/shitaibin.github.io/blob/hexo_resource/files/GopherCon_v10.0.pdf

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2. 本文作者：大彬
3. 如果喜歡本文，隨意轉(zhuǎn)載葬燎，但請(qǐng)保留此原文鏈接：http://www.lessisbetter.site/2019/03/03/golang-channel-design-and-source/

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