Go 语言 channel 底层的数据结构是什么？
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回答重点
在Golang中channel底层的数据结构叫hchan，它是如下数据结构：
type hchan struct {
qcount uint // 队列中所有数据总数
dataqsiz uint // 环形队列的 size
buf unsafe.Pointer // 指向 dataqsiz 长度的数组
elemsize uint16 // 单个元素大小
closed uint32 // 队列是否已经被关闭
elemtype *_type // 保存的元素类型
sendx uint // 已发送的元素在环形队列中的位置
recvx uint // 已接收的元素在环形队列中的位置
recvq waitq // 接收者的等待队列
sendq waitq // 发送者的等待队列
lock mutex // 数据保护锁
}
有缓冲channel
故名思意有缓冲channel即内部有缓存数据的地方，即源码中的buf，buf的长度即为缓冲的长度。
- buf指向一个数组，数组用作环形队列。
- 写入数据是放到数组的sendx的位置。
- 读取数据是从recvx位置开始读，当recvx与sendx相等是表示无数据。
无缓冲channel
无缓冲chnanel的buf字段指向unsafe.Pointer(nil)，即无缓冲队列。
- 当数据写入时，把当前的发送端写入到sendq中，并使当前发送端进入阻塞态。
- 当数据接收时，获取sendq队列中的元素，并将数据交给接收端，同时解除sendq的阻塞。
- 当数据接收先触发时则进行相反操作。
Github源码：https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/chan.go#L33
扩展知识
性能优化
- 缓冲区大小： 合理设置
channel的缓冲区大小可以提高性能，减少 goroutine 的阻塞和上下文切换。 - 避免不必要的阻塞： 在高并发场景中，尽量避免
channel的发送和接收操作阻塞，可以通过增加缓冲区大小或使用select语句来实现。 - 减少锁竞争：
channel的底层实现使用了互斥锁，频繁的锁竞争会影响性能。可以通过减少对共享资源的访问来优化性能。
常见陷阱
1）关闭已关闭的 channel： 关闭一个已经关闭的 channel 会导致 panic，因此在关闭 channel 前应确保它未被关闭。
func safeClose(ch chan int) {
defer func() {
if recover() != nil {
fmt.Println("Channel already closed")
}
}()
close(ch)
}
2）从已关闭的 channel 接收数据： 从已关闭的 channel 接收数据不会阻塞，并且会返回 channel 元素类型的零值。
ch := make(chan int)
close(ch)
value, ok := <-ch
fmt.Println(value, ok) // 输出: 0 false
3）死锁： 如果所有的 channel 操作都阻塞，程序会发生死锁。应避免在没有其他 goroutine 运行的情况下进行阻塞操作。
func main() {
ch := make(chan int)
ch <- 1 // 死锁，因为没有其他 goroutine 接收数据
}
最佳实践
- 使用
select语句处理多个channel： 在需要同时处理多个channel的情况下，使用select语句可以提高代码的健壮性和可读性。 - 合理设置缓冲区大小： 根据具体的应用场景，合理设置
channel的缓冲区大小，以平衡性能和资源使用。 - 避免滥用
channel： 虽然channel是 Go 语言中强大的并发工具，但在某些情况下，使用互斥锁（sync.Mutex）或其他同步机制可能更合适。 - 关闭
channel的时机： 只有在确定没有其他发送操作时才关闭channel，并且通常由发送方负责关闭channel。
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