Golang中Channel的实现原理

最新推荐文章于 2025-08-21 14:51:49 发布

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#Channel底层实现

本文深入解析了CSP模型及其在Go语言中的实现，包括Channel的工作原理、分类及底层实现细节。探讨了无缓冲和有缓冲Channel的区别，以及读写Channel的操作流程。此外，还介绍了select语句在Go语言中的实现机制。

CSP模型

要想理解 channel 要先知道 CSP 模型。CSP 是 Communicating Sequential Process 的简称，中文可以叫做通信顺序进程，是一种并发编程模型，由 Tony Hoare 于 1977 年提出。简单来说，CSP 模型由并发执行的实体（线程或者进程）所组成，实体之间通过发送消息进行通信，这里发送消息时使用的就是通道，或者叫 channel。CSP 模型的关键是关注 channel，而不关注发送消息的实体。Go 语言实现了 CSP 部分理论，goroutine 对应 CSP 中并发执行的实体，channel 也就对应着 CSP 中的 channel。

channel分类

channel 分为无缓冲 channel 和有缓冲 channel。两者的区别如下：

无缓冲：发送和接收动作是同时发生的。如果没有 goroutine 读取 channel （<- channel），则发送者 (channel <-) 会一直阻塞。

有缓冲：缓冲 channel 类似一个有容量的队列。当队列满的时候发送者会阻塞；当队列空的时候接收者会阻塞。

channel的底层实现

Go语言channel是first-class的，意味着它可以被存储到变量中，可以作为参数传递给函数，也可以作为函数的返回值返回。作为Go语言的核心特征之一，虽然channel看上去很高端，但是其实channel仅仅就是一个数据结构而已，结构体定义如下：

type hchan struct {
	qcount   uint           // 队列q中总的数据量（容量）
	dataqsiz uint           //环形队列q的数据大小
	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  // 因读(recv)而阻塞的等待队列
	sendq