青训营go语言基础总结五：channel｜豆包MarsCode AI 刷题什么是Channel Channel可以看作

什么是Channel

Channel可以看作是一个管道，多个goroutine可以通过它发送和接收数据。Channel的设计初衷是为了让goroutine之间进行安全、高效的通信。

Channel的创建

可以使用make函数来创建一个channel。Channel类型需要指定其传输的数据类型，例如：

ch := make(chan int) // 创建一个传输int类型数据的channel

Channel的基本操作

发送

使用 <- 操作符将数据发送到channel。

ch <- 10 // 将10发送到channel ch

接收

使用 <- 操作符从channel接收数据。

value := <-ch // 从channel ch接收数据并赋值给变量value

关闭

使用 close 函数关闭channel，一个被关闭的channel不能再发送数据，但仍可以接收未被读取的数据。

close(ch)

Channel的方向

Channel可以被指定为只发送或只接收。通过限定channel的方向，可以提高代码的可读性和安全性。

func sendOnly(ch chan<- int) {
    ch <- 10 // 只能发送数据
}

func receiveOnly(ch <-chan int) {
    value := <-ch  // 只能接收数据
}

Buffered Channel（带缓冲的Channel）

Channel可以是带缓冲的，这意味着可以在没有接收者读取的情况下，先行存储一部分数据。make函数创建channel时，可以指定缓冲容量。

ch := make(chan int, 2) // 创建一个容量为2的带缓冲channel
ch <- 1
ch <- 2  // 可以存入两个元素而不会阻塞

Select 语句

select 语句可以让goroutine等待多个channel操作，哪个channel先准备好就执行哪个操作。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    ch1 := make(chan string)
    ch2 := make(chan string)
    
    go func() {
        time.Sleep(1 * time.Second)
        ch1 <- "one"
    }()
    go func() {
        time.Sleep(2 * time.Second)
        ch2 <- "two"
    }()
    
    for i := 0; i < 2; i++ {
        select {
        case msg1 := <-ch1:
            fmt.Println("Received", msg1)
        case msg2 := <-ch2:
            fmt.Println("Received", msg2)
        }
    }
}

使用Channel的注意事项

避免死锁：如果channel的接收和发送操作不能配对，程序会陷入死锁。
避免channel泄漏：打开channel后需要必要的时候关闭，以防资源泄漏。
数据传递类型一致：确保channel传递的数据类型一致，否则会引发编译错误。

channel底层原理

在Go语言的runtime实现中，channel是通过hchan结构体表示的.

环形队列（Circular Queue）

对于带缓冲的channel，hchan中包含一个环形队列用于存储暂时未被接收的数据。

buf：这个指针指向实际存储数据的数组。
dataqsiz：环形队列的容量。
sendx：发送数据的索引。
recvx：接收数据的索引。

通过这种设计，数据可以高效地在队列中循环使用，无需频繁地移动内存。

创建channel时的策略

如果是无缓冲channel：
直接为hchan结构体分配内存并返回指针。
如果是有缓冲channel，但元素不包含指针类型：
一次性为hchan结构体和底层环数组分配连续内存并返回指针（需要连续内存空间）。
如果是有缓冲channel，且元素包含指针类型：
则分别分配hchan结构体内存和底层环数组的内存并返回指针（可以利用内存碎片）。

向channel中发送数据的流程

主要分为两大块：边界检查和数据发送。

数据发送流程：

如果channel的读等待队列中存在接收者goroutine，则为同步发送：
- 无缓冲channel：不用经过channel，直接将数据发送给第一个等待接收的goroutine，并将其唤醒等待调度。
- 有缓冲channel，但元素个数为0：不用经过channel（假装经过channel）直接将数据发送给第一个等待接收的goroutine，并将其唤醒等待调度。
如果channel的读等待队列中不存在接收者goroutine：
- 如果底层环数组未满，则把发送者携带的数据从队尾写入，此为异步发送。
- 如果底层环数组已满或者是无缓冲channel，则将当前goroutine加入写等待队列，并将其挂起，等待被唤醒，此为阻塞发送。

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