go笔记记录——channel

channel有什么特点

channel有2种类型:无缓冲、有缓冲

channel有3种模式:写操作模式(单向通道)、读操作模式（单向通道)、读写操作模式(双向通道)

channel有3种状态:未初始化、正常、关闭

注意点:

1.一个channel不能多次关闭,会导致painc

2.如果多个goroutine都监听同一个channel，那么 channel 上的数据都可能随机被某一个goroutine取走进行消费

3.如果多个goroutine监听同一个channel，如果这个channel被关闭，则所有goroutine都能收到退出信号

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channel的底层实现原理

概念:

Go中的channel是一个队列，遵循先进先出的原则，负责协程之间的通信(Go语言提倡不要通过共享内存来通信，而要通过通信来实现内存共享，CSP(CommunicatingSequentiall Process)并发模型，就是通过goroutine和channel来实现的)

使用场景

停止信号监听

定时任务

生产方和消费方解耦

控制并发数

底层数据结构:
通过var声明或者make函数创建的channel变量是一个存储在函数栈帧上的指针，占用8个字节，指向堆上的hchan结构体

等待队列:

双向链表，包含一个头结点和一个尾结点

每个节点是一个sudog结构体变量，记录哪个协程在等待，等待的是哪个channel，等待发送/接收的数据在哪里

总结hchan结构体的主要组成部分有四个:
1.用来保存goroutine之间传递数据的循环数组:buf
2.用来记录此循环数组当前发送或接收数据的下标值:sendx和recvx
3.用于保存向该chan发送和从该chan接收数据被阻塞的goroutine队列: sendq和recvq
4.保证channel写入和读取数据时线程安全的锁:lock

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有缓存channel和无缓存channel的区别

无缓冲:一个送信人去你家送信，你不在家他不走，你一定要接下信，他才会走。

有缓冲:一个送信人去你家送信，扔到你家的信箱转身就走，除非你的信箱满了，他必须等信箱有多余空间才会走。

无缓存的channel有发送者必须有接收者，否则会报错，发生阻塞

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channel为什么是线程安全

为什么设计成线程安全?
不同协程通过channel进行递信，本身的使用场景就是多线程，为了保证数据的一致性，必须实现线程安全

如何实现线程安全的?
channel的底层实现中, hchan结构体中采用Mutex锁来保证数据读写安全。在对循环数组buf中的数据进行入队和出队操作时，必须先获取互斥锁，才能操作chrnel数据

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channel如何控制groutine并发执行顺序

多个goroutine并发执行时，每一个goroutine抢到处理器的时间点不一致,gorouine的执行本身不能保证顺序。"即代码中先写的gorouine并不能保证先执行

思路:使用channel进行通信通知，用channel去传递信息，从而控制并发执行顺序

输出：
groutine1
groutine2
groutine3
duration:1//证明了我们是并行的，否则应该是三秒

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channel的共享内存有什么优劣？

大部分语言通过共享内存来通信，go是通过通信来共享内存（csp）

优点：
帮助解耦生产者和消费者
缺点：
容易出现死锁

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channel什么时候容易死锁

死锁:
1.单个协程永久阻塞
2.两个或两个以上的协程的执行过程中，由于竞争资源或由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象。

channel死锁场景:

1.非缓存channel只写不读

2.非缓存channel读在写后面

3.缓存channel写入超过缓冲区数量

4.空读

5. 多个协程互相等待

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创建，发送，接受，关闭

创建

//带缓冲
ch := make( chan int,3)
//不带缓冲
ch := make(chan int)

创建时会做一些检查:
·元素大小不能超过64K ·
元素的对齐大小不能超过maxAlign也就是8字节。
计算出来的内存是否超过限制

创建时的策略:
如果是无缓冲的channel，会直接给hchan分配内存 ·
如果是有缓冲的channel，并且元素不包含指针，那么会为hchan和底层数组分配一段连续的地址·
如果是有缓冲的channel，并且元素包含指针，那么会为hchan和底层数组分别分配地址

发送

阻塞式:
调用chansend函数，并且block=true

ch <- 10

非阻塞式:
调用chansend函数,并且block=false

select {
    
case ch c<-10:
...
default
}

向channel中发送数据时大概分为两大块:检查和数据发送，数据发送流程如下

1.如果channel的读等待队列存在接收者goroutine
。将数据直接发送给第一个等待的goroutine，唤醒接收的goroutine

2.如果channel的读等待队列不存在接收者goroutine
。如果循环数组buf未满，那么将会把数据发送到循环数组buf的队尾
。如果循环数组buf已满，这个时候就会走阻塞发送的流程，将当前goroutine加入写等待队列，并挂起等待唤醒

接收

阻塞式四种：

非阻塞式：

向channel中接收数据时大概分为两大块，检查和数据发送，而数据接收流程如下:

1.如果channel的写等待队列存在发送者goroutine

。如果是无缓冲channel，直接从第一个发送者goroutine那里把数据拷贝给接收变量，唤醒发送的goroutine

。如果是有缓冲channel(已满)，将循环数组buf的队首元素拷贝给接收变量，将第一个发送者goroutine的数据拷贝到buf循环数组队尾，唤醒发送的goroutine

2.如果channel的写等待队列不存在发送者goroutine：

。如果循环数组buf非空，将循环数组buf的队首元素拷贝给接收变量

。如果循环数组buf为空，这个时候就会走阻塞接收的流程，将当前goroutine加入读等待队列，并挂起等待唤醒

关闭

close(ch)