Go 语言 channel 的阻塞问题

Python018

Go 语言 channel 的阻塞问题,第1张

Hello,大家好,又见面了!上一遍我们将 channel 相关基础以及使用场景。这一篇,还需要再次进阶理解channel 阻塞问题。以下创建一个chan类型为int,cap 为3。

channel 内部其实是一个环形buf数据结构 ,是一种滑动窗口机制,当make完后,就分配在 Heap 上。

上面,向 chan 发送一条“hello”数据

如果 G1 发送数据超过指定cap时,会出现什么情况?

看下面实例:

以上会出现什么,chan 缓冲区允许大小为1,如果再往chan仍数据,满了就会被阻塞,那么是如何实现阻塞的呢?当 chan 满时,会进入 gopark,此时 G1 进入一个 waiting 状态,然后会创建一个 sudog 对象,其实就sendq队列,把 200放进去。等 buf 不满的时候,再唤醒放入buf里面。

通过如下源码,你会更加清晰:

上面,从 chan 获取数据:

Go 语言核心思想:“Do not communicate by sharing memoryinstead, share memory by communicating.” 你可以看看这本书名叫:Effective Go

如果接收者,接收一个空对象,也会发生什么情况?

代码示例

也会报错如下:

上面,从 chan 取出数据,可是没有数据了。此时,它会把 接收者 G2 阻塞掉,也是和G1发送者一样,也会执行 gopark 将状态改为 waiting,不一样的点就是。

正常情况下,接收者G2作为取出数据是去 buf 读取数据的,但现在,buf 为空了,此时,接收者G2会将sudog导出来,因为现在G2已经被阻塞了嘛,会把G2给G,然后将 t := <-ch 中变量t是在栈上的地址,放进去 elem ,也就是说,只存它的地址指针在sudog里面。

最后, ch <- 200当G1往 chan 添加200这个数据,正常情况是将数据添加到buf里面,然后唤醒 G2 是吧,而现在是将 G1 的添加200数据直接干到刚才G2阻塞的t这里变量里面。

你会认为,这样真的可以吗?想一想,G2 本来就是已经阻塞了,然后我们直接这么干肯定没有什么毛病,而且效率提高了,不需要再次放入buf再取出,这个过程也是需要时间。不然,不得往chan添加数据需要加锁、拷贝、解锁一序列操作,那肯定就慢了,我想Go语言是为了高效及内存使用率的考虑这样设计的。(注意,一般都是在runtime里面完成,不然会出现象安全问题。)

总结

chan 类型的特点:chan 如果为空,receiver 接收数据的时候就会阻塞等待,直到 chan 被关闭或者有新的数据到来。有这种个机制,就可以实现 wait/notify 的设计模式。

相关面试题:

在 Golang 游戏leaf系列(一) 概述与示例 (下文简称系列一)中,提到过Go模块用于创建能够被 Leaf 管理的 goroutine。Go模块是对golang中go提供一些额外功能。Go提供回调功能,LinearContext提供顺序调用功能。善用 goroutine 能够充分利用多核资源,Leaf 提供的 Go 机制解决了原生 goroutine 存在的一些问题:

我们来看一个例子(可以在 LeafServer 的模块的 OnInit 方法中测试):

这里的 Go 方法接收 2 个函数作为参数,第一个函数会被放置在一个新创建的 goroutine 中执行,在其执行完成之后,第二个函数会在当前 goroutine 中被执行。由此,我们可以看到变量 res 同一时刻总是只被一个 goroutine 访问,这就避免了同步机制的使用。Go 的设计使得 CPU 得到充分利用,避免操作阻塞当前 goroutine,同时又无需为共享资源同步而忧心。

这里主动调用了 d.Cb(<-d.ChanCb) ,把这个回调取出来了。实际上,在skeleton.Run里会自己取这个通道

看一下源码:

New方法,会生成指定缓冲长度的ChanCb。然后调用Go方法就是先执行第一个func,然后把第二个放到Cb里。现在手动造一个例子:

这里解释一下,d.Go根据源码来看,实际也是调用了一个协程。然后上面两次d.Go并不能保证先后顺序。目前的输出结果是1+2那个先执行了,把3写入d.ChanCb,然后把3读出来,继续读时,d.ChanCb里没有东西,阻塞了。然后1+1那个协程启动了,最后又读到了2。

现在把time.Sleep(time.Second)的注释解开,会是啥结果呢

这里执行到time.Sleep睡着了,上面两个d.Go仍然是不确定顺序的,但是会各自的function先执行掉,然后陆续把cb写入d.ChanCb。看这次输出,1+2先写进去的。所以最后执行d.Cb时,就把3先读出来了。然后d.ChanCb的长度为1,说明还有一个,就是输出2了。

另外,就是close时会判断g.pendingGo

这个例子的意思很明显,NewLinearContext这种方式,即使先调用的慢了半秒,它还是会先执行完。

这里先是用了一个list,加入的时候用mutexLinearGo锁了,都加到最后。然后新开协程去处理,读的时候从最前面开始读,也要用mutexLinearGo锁。执行的时候,也要上锁mutexExecution,确保f()执行完并且写入g.ChanCb回调,这个mutexExecution锁才会解除。现在可以改造一个带回调的例子:

结果说明,确实是2先被写入了d.ChanCb。

go语言的map多协程访问时需要加锁

支持==和!=操作就可以做key,实际上只有function、map、slice三个kind不支持作为key,因为只能和nil比较不能和另一个值比较。布尔、整型、浮点、复数、字符串、指针、channel等都可以做key。

struct能不能做key要看每一个字段,如果所有字段都可以做key,那这个struct就可以。有一个字段不能做key,这个struct就不能做key。array也是,元素类型能做key,那这个array就可以。

例如:

type Foo map[struct {

B bool

I int

F float64

C complex128

S string

P *Foo

Ch chan Foo

}]bool

每一个字段都可以做key,Foo就可以做key。再如:

type Foo map[struct {

Fn func() Foo

M map[*Foo]int

S []Foo

}]bool

有一个字段不能做key、Foo就不允许做key,而这三个字段都不能。

字段是递归检查的:

type Foo map[struct {

Sub struct {

M map[*Foo]bool

}

}]bool

Sub的M字段不能做key,Sub就不能做key,Foo也就不能做key。

总之想把一个数据结构用于map的key,就不能包含function、map和slice。