第Go保證并發(fā)安全底層實(shí)現(xiàn)詳解目錄引言CSPChannel的基本使用channel如何保證并發(fā)安全channel的底層實(shí)現(xiàn)waitqbuffeLock

引言

上一部分主要寫(xiě)了鎖，本篇主要介紹Channel

channel是Go中非常重要的一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型，它和goroutine緊密相連，是Go的CSP并發(fā)模型的重要體現(xiàn)。

CSP

CSP是通信順序進(jìn)程（CommunicatingSequentialProcess）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種并發(fā)編程模型。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CSP模型由并發(fā)的實(shí)體所組成，實(shí)體之間通過(guò)發(fā)送消息進(jìn)行通信，而發(fā)送消息使用的就是通道，即channel。GO實(shí)現(xiàn)了CSP部分理論，goroutine對(duì)應(yīng)CSP中的并發(fā)執(zhí)行的實(shí)體，channel對(duì)應(yīng)CSP中的channel。

不要通過(guò)共享內(nèi)存來(lái)通信，而應(yīng)該通過(guò)通信來(lái)共享內(nèi)存

Channel的基本使用

packagemain

import"fmt"

funcmain(){

c:=make(chanint)

gofunc(){

c-1//向channel發(fā)送數(shù)據(jù)

x:=-c//從channel中接收數(shù)據(jù)

fmt.Println(x)

1、通過(guò)make(chanint)創(chuàng)建一個(gè)intchannel（可以在channel初始化時(shí)指定緩沖區(qū)的大小，例如make(chanint，2)，不指定則默認(rèn)為0）

2、在一個(gè)goroutine中，通過(guò)c-1將數(shù)據(jù)發(fā)送到channel中，-可以理解為數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向。

3、在主goroutine中通過(guò)x:=-c接收channel中的數(shù)據(jù)，并賦值給x。

channel如何保證并發(fā)安全

既然goroutin和channel分別對(duì)應(yīng)csp中的實(shí)體和媒介，goroutin之間都是通過(guò)chennel來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，那么是如何保證并發(fā)安全的呢？

通過(guò)閱讀源碼可以發(fā)現(xiàn)，channel內(nèi)部是使用Mutext互斥鎖來(lái)保證的（之前也有人提出CAS無(wú)鎖Channel的實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)闊o(wú)鎖Channel在多核測(cè)試中的表現(xiàn)和沒(méi)有滿(mǎn)足FIFO的特性等原因，該提案目前是擱淺狀態(tài)）關(guān)于無(wú)鎖channel的討論

channel的底層實(shí)現(xiàn)

channel的核心源碼位于runtime包的chan.go中。

hchan是channel在golang中的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

typehchanstruct{

qcountuint//totaldatainthequeue

dataqsizuint//sizeofthecircularqueue

bufunsafe.Pointer//pointstoanarrayofdataqsizelements

elemsizeuint16

closeduint32

elemtype*_type//elementtype

sendxuint//sendindex

recvxuint//receiveindex

recvqwaitq//listofrecvwaiters

sendqwaitq//listofsendwaiters

//lockprotectsallfieldsinhchan,aswellasseveral

//fieldsinsudogsblockedonthischannel.

//DonotchangeanotherG'sstatuswhileholdingthislock

//(inparticular,donotreadyaG),asthiscandeadlock

//withstackshrinking.

lockmutex

hchan的所有屬性大體可以分為3類(lèi)

1、buffer相關(guān)屬性，當(dāng)channel中的緩沖區(qū)大小不為0時(shí)，buffer中存放了待接收的數(shù)據(jù)。

2、waitq相關(guān)屬性，即recvq和sendq，可以理解為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的FIFO隊(duì)列，recvq是等待接收數(shù)據(jù)的goroutine，sendq是等待發(fā)送數(shù)據(jù)的goroutine。

3、其它，例如lock（互斥鎖）、elemtype（元素類(lèi)型）、closed（channel是否關(guān)閉，==0代表未closed）

hchan的所有行為，基本都是圍繞buffer和waitq來(lái)實(shí)現(xiàn)的

waitq

typewaitqstruct{

first*sudog

last*sudog

waitq是一個(gè)雙向鏈表，里面保存了goroutine。

buffe

buffer使用ringbuffer（環(huán)形緩沖區(qū)）實(shí)現(xiàn)

在hchan中，可以看到recvx和sendx兩個(gè)屬性，recvx即當(dāng)前已發(fā)送的元素在隊(duì)列當(dāng)中的索引位置，sendx即當(dāng)前已接收的元素在隊(duì)列當(dāng)中的索引位置。

從recvx到sendx之間的元素，表示已正常存放入buffer中的數(shù)據(jù)。

Lock