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Channel And Goroutine

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Golang 通道阻塞机制解析

这个问题涉及到 Go 语言中通道(channel)的阻塞机制，特别是无缓冲通道的工作s原理。我来详细解释一下。

无缓冲通道的阻塞特性

在你的代码中，创建了一个无缓冲通道：ch := make(chan int, 0)。对于无缓冲通道，Go 官方文档中表述为：

默认情况下，发送和接收操作会阻塞，直到另一方准备好。

这句话是理解整个过程的关键。具体到你的代码：

func main() {
	ch := make(chan int, 0)
 
	fmt.Printf("Begin Time: %v\n", time.Now().Unix())
 
	go func() {
		ch <- 4
		fmt.Printf("Current Time: %v, and write 4 successfully\n", time.Now().Unix())
	}()
 
	time.Sleep(2 * time.Second)
 
	go func() {
		a := <-ch
		fmt.Printf("Current Time: %v, and read %d successfully\n", time.Now().Unix(), a)
	}()
 
	time.Sleep(1 * time.Second)
}

上面这段代码中

go func() {
    ch <- 4  // 发送操作
    fmt.Printf("Current Time: %v, and write 4 successfully\n", time.Now().Unix())
}()

这个 goroutine 在执行 ch <- 4 时会立即阻塞，因为此时没有任何 goroutine 准备接收这个值。

解除阻塞的条件

2秒后，你启动了第二个 goroutine：

go func() {
    a := <-ch  // 接收操作
    fmt.Printf("Current Time: %v, and read %d successfully\n", time.Now().Unix(), a)
}()

当执行到 a := <-ch 时，这个 goroutine 就变成了一个”准备接收数据的 goroutine”，此时满足了第一个 goroutine 发送操作的条件。

于是：

  1. 第一个 goroutine 从阻塞状态被唤醒
  2. 值 4 被传递给第二个 goroutine
  3. 两个 goroutine 都继续执行后续代码 2

通道内部实现

从 Go 的源代码来看，无缓冲通道内部维护了两个等待队列：

  • recvq：等待接收数据的 goroutine 队列
  • sendq：等待发送数据的 goroutine 队列

在你的例子中：

  1. 第一个 goroutine 执行 ch <- 4 时，由于没有接收者，它被包装成一个对象放入 sendq 队列并阻塞
  2. 当第二个 goroutine 执行 a := <-ch 时，运行时系统发现 sendq 不为空，就会从中取出一个等待的 goroutine（即第一个 goroutine），让数据直接从发送者传递到接收者，然后唤醒发送者
func main() {
	ch := make(chan int, 0)
 
	fmt.Printf("Begin Time: %v\n", time.Now().Unix())
 
	go func() {
		ch <- 4
		fmt.Printf("Current Time: %v, and write 4 successfully\n", time.Now().Unix())
	}()
 
	time.Sleep(2 * time.Second)
 
	go func() {
		a := <-ch
		fmt.Printf("Current Time: %v, and read %d successfully\n", time.Now().Unix(), a)
	}()
 
	time.Sleep(1 * time.Second)
}

上面代码的结果如下：

准备发送数据
准备接收数据
接收到数据: 42
发送完成
 
Process finished with the exit code 0

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