彻底搞懂channel原理(三)

上一篇文章主要通过一个现实例子间接反映channel的一些原理。最后一篇开始介绍一些细节，会涉及到源码。

还是从一个简单的代码程序看起。

我们创建了一个无缓冲channel，然后往这个channel发送数据。因为程序中没有读操作ready，所以发送的时候会阻塞。我们通过汇编代码看它底层的调用。

从图中我们看到，上述发送操作，程序运行时实际调用的runtime.chansend1。

最终chansend1最终调用的还是chansend，chansend的第三个参数block是个bool值，表示操作channel不能立即成功时是否需要阻塞。

具体哪些操作？

• 向无缓冲channel发送数据且当前无接收者ready。

• 接收无缓冲channel数据且当前无发送者ready。

• 缓冲channel已满，往channel发送数据。

• 缓冲channel为空，接收channel数据

• 向一个nil的channel发送数据。(注意，向一个nil的channel发送数据并不会引发panic)。

• 向一个nil的channel接收数据。

碰到上面的操作，如果不是特殊处理，我们的应用程序会被阻塞，直到被唤醒。

当然对于向nil的channel发送|接收数据，后续再也没机会被唤醒了。

那么如果是快速试错的场景，是不是只要把block改成false，在失败的场景下就不会被阻塞了。

编译这段代码。

可以看出，上面这段代码编译后调用selectnbsend最终发送动作调用的还是chansned，只是传入的block是false。这样一旦操作失败，程序不会被阻塞。

同理我们可以得出接收的调用动作。

到这里我们已经知道，

• 发送数据，最终调用的runtime.chansend。

• 接收数据，最终调用的runtime.chanrecv。

接下来我们来说明这两个函数底层是如何操作的。

我们还是以一个无缓冲的channel和缓冲channel来说明。

来看一段简单的程序。

值得一提的是，在使用go func的时候，本质上调用的是runtime.newproc创建一个g，然后把这个g交给调度器调度。

至于什么时候g被调度，然后执行你的代码逻辑，那就要看调度器的"心情"了。

所以上面创建的两个g(暂且称为g1和g2)，可以看成是我们向调度器提交了两个任务g，我们无法保证哪个g会被先调度器调度执行，因此我们也不确定发送和接收这两个操作，谁会先被执行。

假设g1先被调度器运行，然后执行代码ch<-struct{}{}。

如果g2先被调度器运行，然后执行代码<-ch。

当然我们也可以把上面的代码转化成详细的无缓冲队列核心流程图。

缓冲channel发送的时候分为三种情况，想想我们上篇文章快递员送快递场景。

• 如果快递柜未满，直接把快递放入到快递柜。(对应缓冲区未满，把发送数据拷贝到缓冲区)

• 如果快递柜满了，那快递员只能在那等待快递柜空了。(对应把当前g封装成sudog，然后把sudog放到等待发送消息队列sendq中，最后挂起当前g)

• 如果送快递的时候正好客户在那里等，那就直接把快递给他就是了(对应如果发送的时候发现有等待者，直接数据拷贝给他呗)

我们来创建一个例子。

我们创建了一个缓冲区为7的channel。buffer就是用来存储缓冲元素的，它实际上是一个环形数组。为什么是环形的？因为这样就可以达到复用空间的效果。

此时没有发送接收动作，所以qcount为0，发送(sendx)和接收(recvx)的位置都为0。

我们来看上面的第一种情况。缓冲区未满，

这块代码就比较简单了。如果缓冲区未满，那就把当前要发送的数据拷贝到缓冲区的发送位置，然后发送位置sendx+1，然后当前channel个数qcount+1，整个流程就结束了。

如果缓冲满的情况下，封装当前g成sudog，把这个sudog入队等待发送队列，最后调用gopark挂起当前g，上面无缓冲的时候有提到。

最后一种情况，发送的时候正好有等待接收消息者，那么就从recvq中拿出最早开始等待的接受者，然后把发送的数据直接拷贝给他。

send整体有两个动作：拷贝数据----->唤醒等待的recvq。

那么对于接收操作呢？

• 快递柜里有我的快递，那我直接拿就行了。(对应缓冲区有数据，根据读recvx的位置拿数据)

• 快递柜还没我的快递，但是快递哥打电话说快到了，那我现在楼下转转。(对应缓冲区无数据，把当前g封装成sudog,然后放入到等待接收消息队列recvq中)。

• 去拿一个快递的时候，正好一个快递员放我另一个快递的时候因为快递柜满了，在那等着。(对应缓冲区满了，且还有等待发送者。此时先到缓冲区获取当前读recvx位置的数据，然后再从等待发送者队列中取出最早等待的发送者，把他要发送的数据拷贝拷贝到当前我读取数据的位置(保证先入先出的顺序)，最后更新发送位置和更新位置即可)。

第一种情况就简单了。直接通过当前读位置recvx读取buffer对应的值，这里还需要通过判断是否忽略返回值，而决定需不需要往当前接收操作拷贝数据。然后移动recvx位置，元素个数qcount-- ，最后解锁即可。

第二种情况，封装当前g成sudog，把这个sudog入队等待接收队列，最后调用gopark挂起当前g。上面无缓冲的时候画过这个逻辑。

第三种情况有点复杂。

这种情况下，当获取到一个等待发送者，对于接收者来说，如果我们直接拿它的发送数据返回会发生什么？举个例子，

上图，channel满了，且sendq有一个等待发送者(假设是G8，发送数据为800)，此时执行接收操作，也就出现上述第三种情况。

如果此时我们直接拿G8的数据，那么数据就不能保证先入先出了。

所以正确的操作是，读取当前recvx位置(0)buffer值100，然后把G8的数据800拷贝到0的位置，最后把recvq的位置向前移动，同步发送位置sendx等于recvq。这里，可以思考下为啥？

到这里缓冲channel的核心流程就说完了。如图，

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