channel发送和接收数据的过程

channel发送和接收元素的本质

All transfer of value on the go channels happens with the copy of value.
channel 的发送和接收操作本质上都是 “值的拷贝”，无论是从 sender goroutine 的栈到 chan buf，还是从 chan buf 到 receiver goroutine，或者是直接从 sender goroutine 到 receiver goroutine。

举例分析：

package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

type user struct {
	name string
	age  int8
}

var u = user{name: "Ankur", age: 25}
var g = &u

func modifyUser(pu *user) {
	fmt.Println("modifyUser Received Vaule", pu)
	pu.name = "Anand"
}

func printUser(u <-chan *user) {
	time.Sleep(2 * time.Second)
	fmt.Println("printUser goRoutine called", <-u)
}

func main() {
	c := make(chan *user, 5)
	c <- g
	fmt.Println(g)
	// modify g
	g = &user{name: "Ankur Anand", age: 100}
	go printUser(c)
	go modifyUser(g)
	time.Sleep(5 * time.Second)
	fmt.Println(g)
}
/* 结果
&{Ankur 25}
modifyUser Received Vaule &{Ankur Anand 100}
printUser goRoutine called &{Ankur 25}
&{Anand 100}
*/

一开始构造一个结构体 u，地址是 0x56420，图中地址上方就是它的内容。接着把 &u 赋值给指针 g，g 的地址是 0x565bb0，它的内容就是一个地址，指向 u。

main 程序里，先把 g 发送到 c，根据 copy value 的本质，进入到 chan buf 里的就是 0x56420，它是指针 g 的值（不是它指向的内容），所以打印从 channel 接收到的元素时，它就是 &{Ankur 25}。因此，这里并不是将指针 g “发送” 到了 channel 里，只是拷贝它的值而已。

向channel发送数据的过程

发送操作最终转化为 chansend 函数，关注主流程(hchan源码分析见channel底层实现原理：

// 位于 src/runtime/chan.go

func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool {
	// 如果 channel 是 nil
	if c == nil {
		// 不能阻塞，直接返回 false，表示未发送成功
		if !block {
			return false
		}
		// 当前 goroutine 被挂起
		gopark(nil, nil, "chan send (nil chan)", traceEvGoStop, 2)
		throw("unreachable")
	}

	// 省略 debug 相关……

	// 对于不阻塞的 send，快速检测失败场景
	//
	// 如果 channel 未关闭且 channel 没有多余的缓冲空间。这可能是：
	// 1. channel 是非缓冲型的，且等待接收队列里没有 goroutine
	// 2. channel 是缓冲型的，但循环数组已经装满了元素
	if !block && c.closed == 0 && ((c.dataqsiz == 0 && c.recvq.first == nil) ||
		(c.dataqsiz > 0 && c.qcount == c.dataqsiz)) {
		return false
	}

	var t0 int64
	if blockprofilerate > 0 {
		t0 = cputicks()
	}

	// 锁住 channel，并发安全
	lock(&c.lock)

	// 如果 channel 关闭了
	if c.closed != 0 {
		// 解锁
		unlock(&c.lock)
		// 直接 panic
		panic(plainError("send on closed channel"))
	}

	// 如果接收队列里有 goroutine，直接将要发送的数据拷贝到接收 goroutine
	if sg := c.recvq.dequeue(); sg != nil {
		send(c, sg, ep, func() { unlock(&c.lock) }, 3)
		return true
	}

	// 对于缓冲型的 channel，如果还有缓冲空间
	if c.qcount < c.dataqsiz {
		// qp 指向 buf 的 sendx 位置
		qp := chanbuf(c, c.sendx)

		// ……

		// 将数据从 ep 处拷贝到 qp
		typedmemmove(c.elemtype, qp, ep)
		// 发送游标值加 1
		c.sendx++
		// 如果发送游标值等于容量值，游标值归 0
		if c.sendx == c.dataqsiz {
			c.sendx = 0
		}
		// 缓冲区的元素数量加一
		c.qcount++

		// 解锁
		unlock(&c.lock)
		return true
	}

	// 如果不需要阻塞，则直接返回错误
	if !block {
		unlock(&c.lock)
		return false
	}

	// channel 满了，发送方会被阻塞。接下来会构造一个 sudog

	// 获取当前 goroutine 的指针
	gp := getg()
	mysg := acquireSudog()
	mysg.releasetime = 0
	if t0 != 0 {
		mysg.releasetime = -1
	}

	mysg.elem = ep
	mysg.waitlink = nil
	mysg.g = gp
	mysg.selectdone = nil
	mysg.c = c
	gp.waiting = mysg
	gp.param = nil

	// 当前 goroutine 进入发送等待队列
	c.sendq.enqueue(mysg)

	// 当前 goroutine 被挂起
	goparkunlock(&c.lock, "chan send", traceEvGoBlockSend, 3)

	// 从这里开始被唤醒了（channel 有机会可以发送了）
	if mysg != gp.waiting {
		throw("G waiting list is corrupted")
	}
	gp.waiting = nil
	if gp.param == nil {
		if c.closed == 0 {
			throw("chansend: spurious wakeup")
		}
		// 被唤醒后，channel 关闭了。坑爹啊，panic
		panic(plainError("send on closed channel"))
	}
	gp.param = nil
	if mysg.releasetime > 0 {
		blockevent(mysg.releasetime-t0, 2)
	}
	// 去掉 mysg 上绑定的 channel
	mysg.c = nil
	releaseSudog(mysg)
	return true
}