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Go保证并发安全底层实现详解

目录
  • 引言
    • CSP
  • Channel的基本使用
    • channel如何保证并发安php
      • channel的底层实现
        • waitq
        • buffe
        • Lock

      引言

      上一部分主要写了锁,本篇主要介绍Channel

      channel是Go中非常重要的一个数据类型,它和goroutine紧密相连,是Go的CSP并发模型的重要体现。

      CSP

      • CSP 是通信顺序进程(Communicating Sequential Process)的简称,是一种并发编程模型。
      • 简单来说,CSP模型由并发的实体所组成,实体之间通过发送消息进行通信,而发送消息使用的就是通道,即channel。
      • GO实现了CSP部分理论,goroutine对应CSP中的并发执行的实体,channel对应CSP中的channel。

      不要通过共享内存来通信,而应该通过通信来共享内存

      Channel的基本使用

      package main
      import "fmt"
      func main() {
      	c := make(chan int)
      	go func() {
      		c <- 1 // 向channel发送数据
      	}()
      	x := <-c // 从channel中接收数据
      	fmt.Println(x)
      }
      

      1、通过make(c开发者_JAVAhan int)创建一个int channel(可以在channel初始化时指定缓冲区的大小,例如make(chan int,2),不指定则默认为0)

      2、在一个goroutine中,通过c<-1将数据发送到chanjavascriptnel中,<-可以理解为数据的流动方向。

      3、在主goroutine中通过x := <-c接收channel中的数据,并赋值给x。

      channel如何保证并发安全

      既然goroutin和channel分别对应csp中的实体和媒介,goroutin之间都是通过chennel来传递数据,那么是如何保证并发安全的呢?

      通过阅读源码可以发现,channel内部是使用Mutext互斥锁来保证的( 之前也有人提出CAS无锁Channel的实现,但因为无锁Channel在多核测试中的表现和没有满足FIFO的特性等原因,该提案目前是搁浅状态)关于无锁channel的讨论

      channel的底层实现

      channel的核心源码位于runtime包的chan.go中。

      hchan 是 channel 在 golang 中的内部实现

      type hchan struct { 
          qcount uint // total data in the queue android
          dataqsiz uint // size of the circular queue 
          buf unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements 
          elemsize uint16 
          closed uint32 
          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 
       } 
      

      hchan的所有属性大体可以分为3类

      1、buffer相关属性,当channel中的缓冲区大小不为0时,buffer中存放了待接收的数据。

      2、waitq相关属性,即recvq和sendq,可以理解为一个标准的FIFO队列,recvq是等待接收数据的goroutine,sendq是等待发送数据的goroutine。

      3、其它,例如lock(互斥锁)、elemtype(元素类型)、closed(channel 是否关闭,== 0 代表未 closed)

      hchan的所有行为,基本都是围绕bufferwaitq来实现的

      waitq

      type waitq struct { 
       first *sudog 
       last *sudog 
       } 
      

      waitq是一个双向链表,里面保存了goroutine。

      js

      buffe

      buffer使用 ring buffer(环形缓冲区)实现

      在hchan中,可以看到 recvxsendx 两个属性,recvx即当前已发送的元素在队列当中的索引位置,sendx 即 当前已接收的元素在队列当中的索引位置。

      从 recvx 到 sendx 之间python的元素,表示已正常存放入 buffer 中的数据。

      Lock

      hchan中的lock就是一个互斥锁,channel在发送和接收数据前,都会先进行加锁,待逻辑完成后执行再解锁,来保证并发安全。

      以上就是Go保证并发安全底层实现详解的详细内容,更多关于Go并发安全底层实现的资料请关注我们其它相关文章!

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