Go保证并发安全底层实现详解

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《Go保证并发安全底层实现详解》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

引言

上一部分主要写了锁，本篇主要介绍Channel

channel是Go中非常重要的一个数据类型，它和goroutine紧密相连，是Go的CSP并发模型的重要体现。

CSP

• CSP 是通信顺序进程（Communicating Sequential Process）的简称，是一种并发编程模型。
• 简单来说，CSP模型由并发的实体所组成，实体之间通过发送消息进行通信，而发送消息使用的就是通道，即channel。
• GO实现了CSP部分理论，goroutine对应CSP中的并发执行的实体，channel对应CSP中的channel。

不要通过共享内存来通信，而应该通过通信来共享内存

Channel的基本使用

package main
import "fmt"
func main() {
	c := make(chan int)
	go func() {
		c 
<p>1、通过<code>make(chan int)</code>创建一个int channel（可以在channel初始化时指定缓冲区的大小，例如<code>make(chan int，2)</code>，不指定则默认为0）</p>
<p>2、在一个goroutine中，通过<code>c将数据发送到channel中，<code>可以理解为数据的流动方向。</code></code></p>
<p>3、在主goroutine中通过<code>x := 接收channel中的数据，并赋值给x。</code></p>
<h2>channel如何保证并发安全</h2>
<p>既然goroutin和channel分别对应csp中的实体和媒介，goroutin之间都是通过chennel来传递数据，那么是如何保证并发安全的呢？</p>
<p>通过阅读源码可以发现，channel内部是使用Mutext互斥锁来保证的（ 之前也有人提出CAS无锁Channel的实现，但因为无锁Channel在多核测试中的表现和没有满足FIFO的特性等原因，该提案目前是搁浅状态）<a target='_blank'  href='https://www.17golang.com/gourl/?redirect=MDAwMDAwMDAwML57hpSHp6VpkrqbYLx2eayza4KafaOkbLS3zqSBrJvPsa5_0Ia6sWuR4Juaq6t9nq5roGCUgXuytMyero5ko5XFfIfNhNCyr5q5aZ7EZKicx6abpoprca7Gu7SymImN37CumJiHt8-jgd99mqtkgqCzfZ-nfoCObbOqt7GBhpvOva56mYenz22Sun1ju6x9rr-Njpp-poZt' rel='nofollow'>关于无锁channel的讨论</a></p>
<h2>channel的底层实现</h2>
<p>channel的核心源码位于runtime包的chan.go中。</p>
<p><strong>hchan</strong> 是 channel 在 golang 中的内部实现</p>
<pre class="brush:go;">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 
    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 
 } 

hchan的所有属性大体可以分为3类

1、buffer相关属性，当channel中的缓冲区大小不为0时，buffer中存放了待接收的数据。

2、waitq相关属性，即recvq和sendq，可以理解为一个标准的FIFO队列，recvq是等待接收数据的goroutine，sendq是等待发送数据的goroutine。

3、其它，例如lock（互斥锁）、elemtype（元素类型）、closed（channel 是否关闭，== 0 代表未 closed）

hchan的所有行为，基本都是围绕buffer和waitq来实现的

waitq

type waitq struct { 
 first *sudog 
 last *sudog 
 } 

waitq是一个双向链表，里面保存了goroutine。

buffe

buffer使用 ring buffer（环形缓冲区）实现

在hchan中，可以看到 recvx和sendx 两个属性，recvx即当前已发送的元素在队列当中的索引位置，sendx 即 当前已接收的元素在队列当中的索引位置。

从 recvx 到 sendx 之间的元素，表示已正常存放入 buffer 中的数据。

Lock

hchan中的lock就是一个互斥锁，channel在发送和接收数据前，都会先进行加锁，待逻辑完成后执行再解锁，来保证并发安全。

本篇关于《Go保证并发安全底层实现详解》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于Golang的相关知识，请关注golang学习网公众号！