内容简介:channel是大家在Go中用的最频繁的特性,也是Go最自豪的特性之一,你有没有思考过:这篇文章,就来回答这3个问题。在Golang诞生之前,各编程语言都使用多线程进行编程,但多线程复杂、混乱、难以管理,对开发者并不是多么友好。
channel是大家在 Go 中用的最频繁的特性,也是Go最自豪的特性之一,你有没有思考过:
- Why:为什么要设计channel?
- What:channel是什么样的?
- How:channel是如何实现的?
这篇文章,就来回答这3个问题。
channel解决什么问题?
在Golang诞生之前,各编程语言都使用多线程进行编程,但多线程复杂、混乱、难以管理,对开发者并不是多么友好。
Golang是Google为了解决高并发搜索而设计的,它们想使用简单的方式,高效解决并发问题,最后做成了,然后又把Golang开源了出来,以及到处推广,所以Golang自从诞生之初,就风风火火。
从Golang文档中,我们可以知道,为啥Golang设计了channel,以及channel解决了什么问题?
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
简单、高效的解决并发问题, channel解决的是goroutine之间的通信
。
channel是怎么设计的?
我们以为channel是一个通道:
实际上,channel的内在是这样的:
channel设计涉及的数据结构很简单:
- 基于数组的循环队列,有缓冲的channel用它暂存数据
- 基于链表的单向队列,用于保存阻塞在此channel上的goroutine
我本来想自己码一篇channel的设计文章,但已经有大牛:Kavya深入分析了Channel的设计,我也相信自己写的肯定不如他好,所以我把 Kavya在Gopher Con上的PPT推荐给你,如果你希望成为Go大牛,你一定要读一下,现在请收藏好 。
Kavya在Gopher Con上的演讲主题是:理解channel,他并不是教你如何使用channel,而是 把channel的设计和goroutine的调度结合起来,从内在方式向你介绍 。这份PPT足足有80页,包含了大量的动画,非常容易理解,你会了解到:
- channel的创建
- 各种场景的发送和接收
- goroutine的调度
- goroutine的阻塞和唤醒
- channel和goroutine在select操作下
Kavya的PPT应该包含了channel的80%的设计思想,但也有一些缺失,需要你阅读源码:
- channel关闭时,gorontine的处理
- 创建channel时,不同的创建方法
- 读channel时的非阻塞操作
- ...
PPT在此: Understanding Channels ,如果你有心,还可以在这个网站看到Kavya关于goroutine调度的PPT,福利哦:stuck_out_tongue_closed_eyes:。(访问不了请翻墙,或阅读原文从博客文章最下面看Github备份)
channel是怎么实现的?
chan.go 是channel的主要实现文件,只有700行,十分佩服Go团队, 实现的如此精简,却发挥如此大的作用 !!!
看完Kavya的PPT,你已经可以直接看channel的源码了,如果有任何问题,思考一下你也可以想通,如果有任何问题可博客文章留言或公众号私信进行讨论。
另外,推荐一篇在Medium(国外高质量文章社区)上获得500+赞的源码分析文章,非常详细。
文章链接: Diving deep into the golang channels
我学到了什么?
阅读channel源码我学到了一些东西,分享给大家。
channel的4个特性的实现:
- channel的goroutine安全,是通过mutex实现的。
- channel的FIFO,是通过循环队列实现的。
- channel的通信:在goroutine间传递数据,是通过仅共享hchan+数据拷贝实现的。
- channel的阻塞是通过goroutine自己挂起,唤醒goroutine是通过对方goroutine唤醒实现的。
channel的其他实现:
-
发送goroutine是可以访问接收goroutine的内存空间的,接收goroutine也是可以直接访问发送goroutine的内存空间的,看
sendDirect
、recvDirect
函数。 - 无缓冲的channel始终都是直接访问对方goroutine内存的方式,把手伸到别人的内存,把数据放到接收变量的内存,或者从发送goroutine的内存拷贝到自己内存。省掉了对方再加锁获取数据的过程。
-
接收goroutine读不到数据和发送goroutine无法写入数据时,是把自己挂起的,这就是channel的阻塞操作。阻塞的接收goroutine是由发送goroutine唤醒的,阻塞的发送goroutine是由接收goroutine唤醒的,看
gopark
、goready
函数在chan.go
中的调用。 - 接收goroutine当channel关闭时,读channel会得到0值,并不是channel保存了0值,而是它发现channel关闭了,把接收数据的变量的值设置为0值。
-
channel的操作/调用,是通过reflect实现的,可以看reflect包的
makechan
,chansend
,chanrecv
函数。
如果阅读 chan_test.go 还会学到一些骚操作,比如:
if <-stopCh { // do stop }
而不是写成:
if stop := <-stopCh; stop { // do stop }
这就是关于channel的设计和实现的分享,希望你通过Kavya的PPT和代码阅读能深入了解channel。
链接
- chan.go: https://github.com/golang/go/...
- chan_test.go: https://github.com/golang/go/...
- Understanding channels在Github的备份: https://github.com/Shitaibin/...
- 如果这篇文章对你有帮助,请点个赞/喜欢,感谢 。
- 本文作者: 大彬
- 如果喜欢本文,随意转载,但请保留此原文链接: http://www.lessisbetter.site/2019/03/03/golang-channel-design-and-source/
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网
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[美] 亚德里安•斯莱沃斯基(Adrian J. Slywotzky)、[美]卡尔•韦伯 (Karl Weber) / 魏薇、龙志勇 / 浙江人民出版社 / 2013-6 / 64.9
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