彻底搞懂channel原理(二)

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图片拍摄于2021年09月25日,杭州西溪湿地。

上一篇文章主要介绍channel运行时是通过hchan表示的,也简单说明了hchan各个字段的含义。

我们提到,对channel的操作,本质上就是对hchan里字段的操作。因为在操作的过程中使用了互斥锁,所以保证了channel的并发安全。

这篇文章主要通过现实生活的一些例子来说明channel的一些原理,当然还是不会涉及过多源码。

无缓冲

我们都知道,channel分为无缓冲和缓冲。这两者最大的区别是什么?

我们用一个现实生活的快递例子来说明。

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上面场景是快递员在等小库,当然反过来小库也可能在等快递员。

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如果没有快递柜,快递员在送快递的过程中,如果家里没人,他就得在那等着,等着有人来签收快递,他才送货结束。

客户在快递员到来之前,他也不能离开家,不然快递来了没人收,所以他也得等到快递员上门,签字收了快递,他才算收货结束。

当然,客户不止有这家快递,如果快递员A在等的时候又来一个快递员B给他送货。这个快递员B不仅得等着,还得排队。等到客户到家后,肯定是先签收A的快递,然后再签收B的快递。

对应到无缓冲channel

发送数据的时候,如果没有对应的接收者ready,那么发送者就进入到等待发送队列中,等待有对应的接收者唤醒它。

接收数据的时候,如果没有对应的发送者ready,那么接收者就进入到等待接收队列中,等待有对应的发送者唤醒它。

还记得上一篇文章我们介绍过hchan的结构吗。

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其中recvq表示等待接收消息的队列,sendq表示等待发送消息的队列。

我们来看waitq

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本质上waitq就是一个链表,更确切的说是一个双向循环的链表。其中waitq记录了链表的头尾,sudog记录了当前等待者的上一个等待者(prev)和下一个等待者(next)。

这就好像小库在签收完A的快递后喊,下一个是谁啊?

A会说:我的下一个是B。

B会说:是我。我记得我上一个是A,目前我没有下一个,所以我是最后一个。

缓冲

看完了无缓冲队列,我们再来看缓冲队列。还是用上面的故事,

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只要快递柜有空闲柜子,快递员就可以直接把快递放到柜子里,让客户自己去柜子拿。如果发送没有空闲的柜子,那就只能等,等到别人告诉我有空闲柜子,我再把快递放到空出来的柜子里。

对应到缓冲channel,上面的快递柜,就是缓冲channel中存储数据的buffer

对于发送者来说:只要缓冲区未满,发送者就可以继续发送数据存放在缓冲区。一旦缓冲区满了,发送者就只能进入到等待发送队列中,等待有对应的接收者唤醒它,然后它再把数据放入到刚刚被取走数据的位置。

对于接收者来说:只要缓冲区不为空,接收者就可以继续接收数据。一旦缓冲区空了,那么接收者就只能进入到等待接收队列中,等待有对应的发送者唤醒它。

上面还有什么问题吗?还真有。

我们取快递的时候,你一定会按照快递放入到快递柜的先后顺序取快递吗?咋么可能。

但是在channel中,是会保证消息的先进先出(FIFO)关系的。至于咋么保证的,我们终结篇解析代码细节的时候再说。

总结

这篇文章主要通过一个快递的例子来介绍channel操作的原理。下一篇我们介绍channel针对上述处理的细节逻辑。

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