Как устроены каналы в Go?

Каналы в Go - это средство синхронизации горутин и передачи данных между ними. Они основаны на парадигме CSP (Communicating Sequential Processes).

Ключевые особенности:

• Типизированность: Канал может передавать данные только определенного типа.
• Синхронизация: Операции отправки (<-chan) и приема (chan<-) на канале блокируются до тех пор, пока не будет соответствующая операция от другой горутины.
• Буферизация: Каналы могут быть небуферизованными (емкость 0) или буферизованными (емкость > 0).
  • Небуферизованный канал: отправитель ждет, пока получатель готов принять, и наоборот.
  • Буферизованный канал: отправитель может отправить данные до заполнения буфера, не дожидаясь получателя. Получатель может получить данные из буфера, не дожидаясь отправителя.

Внутреннее устройство (на нижнем уровне):

Канал представляется структурой hchan в среде выполнения Go, которая включает:

• qcount: текущее количество элементов в буфере.
• dataqsiz: размер буфера (емкость канала).
• buf: указатель на кольцевой буфер для хранения данных.
• elemsize: размер одного элемента данных в буфере.
• elemtype: тип элементов данных.
• sendx: индекс следующего места для отправки в буфере.
• recvx: индекс следующего места для приема в буфере.
• recvq: очередь горутин, ожидающих приема.
• sendq: очередь горутин, ожидающих отправки.
• lock: мьютекс для защиты структуры канала от одновременного доступа нескольких горутин.

Операции с каналами:

Отправка: channel <- value Прием: `