Golang空通道考究

目录

• 一、简介
• 二、结论要点
• 三、操作与分析
  • 1、简单源码实验
  • 2、源码分析
    • 2.1 通道结构
    • 2.2 发送接口
• 参考资料及附录

一、简介

最近看到了一些帖子和博客在讨论golang里面对空通道 ^[1] 进行读写操作。本人也比较好奇，就实验了一下，发现和大家的描述都有出入，只好再看源码分析。

二、结论要点

对 空通道 读写操作会有以下结果：

1. 形如 <- chan、chan<-，这种形式的读写会直接阻塞所在协程，并且无法解除阻塞
2. 形如 select {case _ <- chan}，这种形式的读操作会直接导致程序崩溃^[2]

三、操作与分析

1、简单源码实验

验证读写休眠：

func main() {
	var c chan struct{}
	go func() {
		fmt.Println("开始接收")
		<-c
		fmt.Println("接收完成")
	}()
	go func() {
		fmt.Println("开始发送")
		c <- struct{}{}
		fmt.Println("发送完成")
	}()
	time.Sleep(5 * time.Second)
}

输出：

开始接收
开始发送

现象：观察到输出上面两行以后会停滞5秒，然后程序退出。

分析可知，当前条件下：

1. 输出 开始接收（开始发送），没有输出 接收完成（发送完成），可以知道：对空通道读写确实会发生阻塞
2. 两个协程一个读、另一个写，都发生了阻塞，可以说明：空通道读写是无效操作，并不会真正的发送、接收。^[3]

2、源码分析

既然没人能说明究竟是怎么回事，那就需要翻源码了。写这篇文章时，我阅读的是 1.17.6 版本的golang源码。

2.1 通道结构

通道相关的源码在 go/src/runtime/chan.go 中，chan 的本体是结构体 type hchan struct{...}

2.2 发送接口

通道的发送接口有3个调用链条：

1. func chansend1(c *hchan, elem unsafe.Pointer) -> func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr)
2. func selectnbsend(c *hchan, elem unsafe.Pointer) -> func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr)
3. func reflect_chansend(c *hchan, elem unsafe.Pointer, nb bool) -> func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr)

其中 chansend 是最底层的发送接口：

func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool {
	if c == nil { // channel 为nil时：
		if !block { // 1. 当前以非阻塞模式发送：
			return false // 直接返回false，表示通道已关闭或不可用
		}
      // 2. 当前为阻塞模式：
		gopark(nil, nil, waitReasonChanSendNilChan, traceEvGoStop, 2) // 2.1 协程进入休眠状态
		throw("unreachable") // panic
	}
    ... ...
}

观察代码和注释，可以知道：

1. 第一个链条 chansend1 对应形如 <- chan 这种格式的操作。

   这种情况下 chansend 的参数 block 始终为 true：

   func chansend1(c *hchan, elem unsafe.Pointer) {
       chansend(c, elem, true, getcallerpc())
   }
   

   因此只要通道是 nil 就会导致当前协程阻塞，并且不能解除阻塞，因为通道不能再次关闭，也无法发送数据。

2. 第二个链条 selectnbsend 对应形如 select {case _ <- chan} 这种格式的操作

   这种情况下 chansend 的参数 block 始终为 false：

   func selectnbsend(c *hchan, elem unsafe.Pointer) (selected bool) {
       return chansend(c, elem, false, getcallerpc())
   }
   

   因此通道用 select 读数据会直接返回 false。

3. 第三个链条 reflect_chansend 对应函数 reflect.chansend 的操作

   这种情况下 chansend 的参数 block 由外部输入，因此需要根据 reflect 具体情况判断。

参考资料及附录

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本文由 qingchuwudi 译制或原创，除非另有声明，在不与原著版权冲突的前提下，本作品采用署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0) 进行许可。

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1. 空通道是指 channel 的值 为 nil，通常是 channel 类型的变量没有初始化、已有的 channel 关闭形成的。 ↩︎

2. 由 panic 导致的程序崩溃 ↩︎

3. 第2个结论表明 《Go题库·13》向为nil的channel发送数据会怎么样 里面的观点 “空通道即无缓冲通道。无缓冲通道上的发送操作将会阻塞，直到另一个goroutine在对应的通道上执行接收操作，这时值传送完成，两个goroutine都可以继续执行。” 是错误的。 ↩︎