channel内部实现

源码：https://cs.opensource.google/go/go/+/refs/tags/go1.23.2:src/runtime/chan.go

channel内部结构

type hchan struct {
	qcount   uint           // total data in the queue
	dataqsiz uint           // size of the circular queue
	buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements
	elemsize uint16
	closed   uint32
	timer    *timer // timer feeding this chan
	elemtype *_type // element type
	sendx    uint   // send index
	recvx    uint   // receive index
	recvq    waitq  // list of recv waiters
	sendq    waitq  // list of send waiters

	// lock protects all fields in hchan, as well as several
	// fields in sudogs blocked on this channel.
	//
	// Do not change another G's status while holding this lock
	// (in particular, do not ready a G), as this can deadlock
	// with stack shrinking.
	lock mutex
}

• qcount : 表示当前队列中存储了多少个元素
• dataqsiz：表示环形队列的大小（队列的最大容量）
• buf：指向环形队列所在内存的起始位置
• elemsize：每个元素占用多少字节
• closed：表示当前channel是否close掉
• sendx：发送队列索引（循环队列队尾）
• recvx：接收队列索引（循环队列队头）
• recvq：一个goroutine接收者队列，链表存储

• sendq：一个goroutine发送者队列，链表存储

• lock：锁

send过程

向channel发送的数据的过程如下：

• 首先获取lock，防止多个goroutine同时操作该hchan；
• 接着判断recvq是否为空；
• 若recvq不为空，说明存在等待接收的goroutine；直接将要发送的数据发送给队头的goroutine处理；
• 若recvq为空，判断channel buf是否已满；
• 若buffer不为满，将要发送的数据储存到环形buffer中；
• 若buffer为满，则阻塞该goroutine，\(\color{red}\textbf{并通过gopark释放lock，以便其他goroutine操作}\)

recv过程

从channel接收的数据的过程如下：

• 首先获取lock，防止多个goroutine同时操作该hchan；
• 接着判断sendq是否为空；
• 若sendq不为空，说明存在等待发送的goroutine；直接从队头的goroutine中获取数据；
• 若sendq为空，判断channel buf是否已满；
• 若buffer不为满，从环形buffer中读取数据；
• 若buffer为满，则阻塞该goroutine，\(\color{red}\textbf{并通过gopark释放lock，以便其他goroutine操作}\)