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Golang 语言深入理解：channel

本文是对 Gopher 2017 中一个非常好的 Talk�: [Understanding Channel](GopherCon 2017: Kavya Joshi - Understanding Channels) 的学习笔记，希望能够通过对 channel 的关键特性的理解，进一步掌握其用法细节以及 Golang 语言设计哲学的管窥蠡测。

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channel 是可以让一个 goroutine 发送特定值到另一个 gouroutine 的通信机制。

原生的 channel 是没有缓存的(unbuffered channel)，可以用于 goroutine 之间实现同步。

关闭后不能再写入，可以读取直到 channel 中再没有数据，并返回元素类型的零值。

gopl/ch3/netcat3

首先从 channel 是怎么被创建的开始:

在 heap 上分配一个 hchan 类型的对象，并将其初始化，然后返回一个指向这个 hchan 对象的指针。

理解了 channel 的数据结构实现，现在转到 channel 的两个最基本方法: sends 和 receivces ，看一下以上的特性是如何体现在 sends 和 receives 中的:

假设发送方先启动，执行 ch - task0 :

如此为 channel 带来了 goroutine-safe 的特性。

在这样的模型里， sender goroutine - channel - receiver goroutine 之间， hchan 是唯一的共享内存，而这个唯一的共享内存又通过 mutex 来确保 goroutine-safe ，所有在队列中的内容都只是副本。

这便是著名的 golang 并发原则的体现:

发送方 goroutine 会阻塞，暂停，并在收到 receive 后才恢复。

goroutine 是一种 用户态线程 , 由 Go runtime 创建并管理，而不是操作系统，比起操作系统线程来说，goroutine更加轻量。

Go runtime scheduler 负责将 goroutine 调度到操作系统线程上。

runtime scheduler 怎么将 goroutine 调度到操作系统线程上？

当阻塞发生时，一次 goroutine 上下文切换的全过程:

然而，被阻塞的 goroutine 怎么恢复过来？

阻塞发生时，调用 runtime sheduler 执行 gopark 之前，G1 会创建一个 sudog ，并将它存放在 hchan 的 sendq 中。 sudog 中便记录了即将被阻塞的 goroutine G1 ，以及它要发送的数据元素 task4 等等。

接收方 将通过这个 sudog 来恢复 G1

接收方 G2 接收数据, 并发出一个 receivce ，将 G1 置为 runnable :

同样的, 接收方 G2 会被阻塞，G2 会创建 sudoq ，存放在 recvq ，基本过程和发送方阻塞一样。

不同的是，发送方 G1如何恢复接收方 G2，这是一个非常神奇的实现。

理论上可以将 task 入队，然后恢复 G2, 但恢复 G2后，G2会做什么呢？

G2会将队列中的 task 复制出来，放到自己的 memory 中，基于这个思路，G1在这个时候，直接将 task 写到 G2的 stack memory 中！

这是违反常规的操作，理论上 goroutine 之间的 stack 是相互独立的，只有在运行时可以执行这样的操作。

这么做纯粹是出于性能优化的考虑，原来的步骤是：

优化后，相当于减少了 G2 获取锁并且执行 memcopy 的性能消耗。

channel 设计背后的思想可以理解为 simplicity 和 performance 之间权衡抉择，具体如下：

queue with a lock prefered to lock-free implementation:

比起完全 lock-free 的实现，使用锁的队列实现更简单，容易实现

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简介：Google工程师亲授，从学习语言语法特性到函数式编程、并发编程等等。理论与实战结合，帮助快速掌握Go语言。通过研读标准库等经典代码设计模式，启发读者深刻理解Go语言的核心思维，进入Go语言开发的更高阶段。  

GO语言（十五）：泛型入门（下）-

在本节中，您将添加通用函数调用的修改版本，进行小的更改以简化调用代码。您将删除在这种情况下不需要的类型参数。

当 Go 编译器可以推断您要使用的类型时，您可以在调用代码中省略类型参数。编译器从函数参数的类型推断类型参数。

请注意，这并不总是可能的。例如，如果您需要调用没有参数的泛型函数，则需要在函数调用中包含类型参数。

在 main.go 中，在您已有的代码下方，粘贴以下代码。

在此代码中：

（1）调用泛型函数，省略类型参数。

从包含 main.go 的目录中的命令行，运行代码。

接下来，您将通过将整数和浮点数的并集捕获到您可以重用的类型约束（例如从其他代码中）来进一步简化函数。

正如您将在本节中看到的，约束接口也可以引用特定类型。

1、编写代码

在此代码中：

b.在您已有的函数下方，粘贴以下通用 SumNumbers函数。

在此代码中：

c.在 main.go 中，在您已有的代码下方，粘贴以下代码。

在此代码中：

（1）调用SumNumbers打印每个map的总和。

与上一节一样，在调用泛型函数时省略了类型参数（方括号中的类型名称）。Go 编译器可以从其他参数推断类型参数。

从包含 main.go 的目录中的命令行，运行代码。

做得很好！您刚刚学习了 Go 中的泛型。

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书名：Go语言学习笔记

豆瓣评分：8.1

作者: 雨痕

出版社: 电子工业出版社

出品方: 博文视点

出版年: 2016-6

页数: 468

内容简介

作为时下流行的一种系统编程语言，Go 简单易学，性能很好，且支持各类主流平台。已有大量项目采用 Go 编写，这其中就包括 Docker 等明星作品，其开发和执行效率早已被证明。本书经四年多逐步完善，内容覆盖了语言、运行时、性能优化、工具链等各层面知识。且内容经大量读者反馈和校对，没有明显的缺陷和错误。上卷细致解析了语言规范相关细节，便于读者深入理解语言相关功能的使用方法和注意事项。下卷则对运行时源码做出深度剖析，引导读者透彻了解语言功能背后的支持环境和运行体系，诸如内存分配、垃圾回收和并发调度等。本书不适合编程初学入门，可供有实际编程经验或正在使用Go 工作的人群参考。

作者简介  

自 1996 年从事计算机软件开发工作以来，已 20 春秋。期间供职于北大方正、西单电子商务、九城数码、知乎等公司。主要从事核心开发、架构设计，以及部分管理工作。