1.channel 的特性
- goroutine-safe，多个 goroutine 可以同时访问一个 channel。
- 多goroutine共享和通信
- 先进先出FIFO
- 可以导致 goroutine 的 block 和 unblock
2.channel 的结构
image.png
type hchan struct {
qcount uint // total data in the queue
dataqsiz uint // size of the circular queue
buf unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements 指向一个环形队列
elemsize uint16
closed uint32
elemtype *_type // element type
sendx uint // send index
recvx uint // receive index
recvq waitq // list of recv waiters
sendq 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
}
3.channel的发送和接收
image.png
- G1是发送者（写入），G2是接收者（读取）
- G1首先获得锁向taskCh发送task,将task放入环形队列进行排队
- G2获取锁并从队列中拿到task,此处的task是内存的一个拷贝
- 拷贝是安全的，因为channel通过mutex得到保护，没有共享内容，所有的内容都是拷贝的。
3.channel实现阻塞和非阻塞
如果一直往channel中发送task,那么当channel满时，就会导致发送者（goroutine ）的执行暂停。暂停的过程如下：
- 暂停发生在调度时
- Goroutines 是用户态的线程（协程），是由runtime管理其生命周期，包括创建和管理。而不是操作系统，与操作系统层面对线程的调度开销相比，Goroutines 是属于上层调度更为轻量级
- Go的调度器是M:N的调度模型，可以通过三层结构来描述。其中M代表OS的线程，N代表goroutine ，P代表调度的上下文
一个线程持有一个P，P持有执行队列
goroutine 阻塞，但是对应的OS的Thread不会阻塞，同时一个Thread管理的一组goroutine 不会引起线程的上下文切换
如何恢复G1的运行，但是其他的goroutine 一旦开始接收channel中的数据时（channel就不满了），此时需要恢复channel的发送者goroutine
4.goroutine 的暂停
pause.png
goroutine的暂停（例如上述的阻塞），chan会通知调度器来暂存goroutine，并将其状态从运行态修改成等待状态，同时从p中调度新的goroutine。
- 这一点是很有优势的，一方面我们没有销毁线程，而是通过上下文切换来调度新的goroutine，注意此处的上下文不是线程的，而是goroutine级别的。这个代价会很小。
- 一旦channel 不在满的时候，暂停的goroutine将会被恢复。
5.goroutine 的恢复
resume.png
- 等待状态的goroutine 的结构中有一个指针指向等待的元素
- 发送者(G1)在调用调度器之前，会给自己创建一个sudoG，用于在将来被恢复或者唤醒。
- 当channel 不再满的时候，接收者（G2)会弹出sudoG,此时G1的状态将变为可执行状态，并由调度器再次调度（但不是立马）
6.直接发送
direct.png
当G1需要被恢复时，从理论上说，需要获取chan的锁，但是runtime此处有个优雅的设计，使其代价更小。runtime直接把G1复制到接收队列G2的栈中，不需要获取chan的锁。也不需要从chan中进行内存的拷贝。
7.总结
只有有缓冲区的chan，len方法才有效。实际上无缓冲的chan可以看成缓冲区为1的chan。chan没有可写的位置会阻塞。
chan双向和写入方向可以关闭，单向读不可以关闭，或者没有关闭操作
如果chan有数据，进行关闭会包panic
- chan使用场景
双向chan：
做缓冲，同步消息，并发控制，限流控制，锁控制，
多层chan可以实现复杂业务，比如控制下层chan的close操作
单向chan,约束方法参数：
例如在接受方的chan设置成只读，可以约束chan无法关闭
