Channel的底层结构

channel在runtime里的结构

chan 在go源码的对应runtime包底下的hchan结构

type hchan struct {
	qcount   uint           // 环形缓冲区里总共有多少元素
	dataqsiz uint           // 环形缓冲区的大小
	buf      unsafe.Pointer // 指向缓冲区元素的指针
	elemsize uint16         // 缓冲区内元素的大小
	closed   uint32         // channel是否关闭
	elemtype *_type         // 缓冲区里元素的实际类型
	sendx    uint           // 发送指针下标
	recvx    uint           // 接收指针下标
	recvq    waitq          // 接收协程队列
	sendq    waitq          // 发送协程队列
	lock mutex              // 处理多协程访问的锁
}

type waitq struct {
	first *sudog
	last  *sudog
}

type sudog struct {
	g *g                // 哪个协程在等待
	next *sudog         
	prev *sudog
	elem unsafe.Pointer // 等待要发送的数据在哪

	// The following fields are never accessed concurrently.
	// For channels, waitlink is only accessed by g.
	// For semaphores, all fields (including the ones above)
	// are only accessed when holding a semaRoot lock.

	acquiretime int64
	releasetime int64
	ticket      uint32

	// isSelect indicates g is participating in a select, so
	// g.selectDone must be CAS'd to win the wake-up race.
	isSelect bool

	// success indicates whether communication over channel c
	// succeeded. It is true if the goroutine was awoken because a
	// value was delivered over channel c, and false if awoken
	// because c was closed.
	success bool

	parent   *sudog // semaRoot binary tree
	waitlink *sudog // g.waiting list or semaRoot
	waittail *sudog // semaRoot
	c        *hchan // 等待哪个chaneel
}

当执行select时，runtime做了什么

当执行以下写法时

select {
case <-ch:
    ...
default:
    ...
}

select实际上会被编译器转化为runtime.selectgo的调用

func selectgo(
    cas0 *byte, 
    order0 *byte, 
    pc0 *uintptr, 
    nsends int, 
    nrecvs int, 
    block bool,
) (int, bool)

参数依次如下：

  • cas0 指向一个数组，数组里装的是所有select所有case的分支，顺序是send在前，recv在后

  • order0 实际上也是一个数组，数组大小是第一个参数的两倍，实际被用作两个数组，第一个数组用来对所有的channel的轮询进行乱序, 第二个数组用来对所有channel的加锁操作进行排序；轮询需要乱序才能保障公平性，确定加锁顺序是防止死锁

  • pc0 和race检测相关

  • nsends 执行send的分支有多少个，nrecvs 执行接收的分支有多少个

  • block 是否会阻塞，有default的分支的不会被阻塞，没有的会被阻塞

返回值如下：

  • 第一个int表示哪个case被最终执行来，进入default则是-1

  • 第二个参数表示是实际接收到了这个值，还是因为channel关闭而得到了零值

channel的常见操作及对应的runtime调用

ch := make(chan byte, 1)

func makechan(chanType *byte, size int) (hchan chan any)

<-ch

func chanrecv1(hchan <-chan any, elem *any)
func chanrecv2(hchan <-chan any, elem *any) bool

ch <- 'x'
func chansend1(hchan chan<- any, elem *any)

close(ch)

func closechan(hchan any)

参考