廢話不多說，直奔主題。
channel的整體結構圖
簡單說明：
buf是有緩衝的channel所特有的結構，用來存儲緩存數據。是個循環鏈表sendx和recvx用於記錄buf這個循環鏈表中的發送或者接收的indexlock是個互斥鎖。recvq和sendq分別是接收(<-channel)或者發送(channel <- xxx)的goroutine抽象出來的結構體(sudog)的隊列。是個雙向鏈表
源碼位於/runtime/chan.go中(目前版本：1.11)。結構體爲hchan。
type hchan struct {
qcount uint // total data in the queue
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
}
下面我們來詳細介紹hchan中各部分是如何使用的。
先從創建開始
我們首先創建一個channel。
ch := make(chan int, 3)
創建channel實際上就是在內存中實例化了一個hchan的結構體，並返回一個ch指針，我們使用過程中channel在函數之間的傳遞都是用的這個指針，這就是爲什麼函數傳遞中無需使用channel的指針，而直接用channel就行了，因爲channel本身就是一個指針。
channel中發送send(ch <- xxx)和recv(<- ch)接收
先考慮一個問題，如果你想讓goroutine以先進先出(FIFO)的方式進入一個結構體中，你會怎麼操作？
加鎖！對的！channel就是用了一個鎖。hchan本身包含一個互斥鎖mutex
channel中隊列是如何實現的
channel中有個緩存buf，是用來緩存數據的(假如實例化了帶緩存的channel的話)隊列。我們先來看看是如何實現“隊列”的。
還是剛纔創建的那個channel
ch := make(chan int, 3)
當使用send (ch <- xx)或者recv ( <-ch)的時候，首先要鎖住hchan這個結構體。
然後開始send (ch <- xx)數據。
一
ch <- 1
二
ch <- 1
三
ch <- 1
這時候滿了，隊列塞不進去了
動態圖表示爲：
然後是取recv ( <-ch)的過程，是個逆向的操作，也是需要加鎖。
然後開始recv (<-ch)數據。
一
<-ch
二
<-ch
三
<-ch
圖爲：
注意以上兩幅圖中buf和recvx以及sendx的變化，recvx和sendx是根據循環鏈表buf的變動而改變的。
至於爲什麼channel會使用循環鏈表作爲緩存結構，我個人認爲是在緩存列表在動態的send和recv過程中，定位當前send或者recvx的位置、選擇send的和recvx的位置比較方便吧，只要順着鏈表順序一直旋轉操作就好。
緩存中按鏈表順序存放，取數據的時候按鏈表順序讀取，符合FIFO的原則。
send/recv的細化操作
注意：緩存鏈表中以上每一步的操作，都是需要加鎖操作的！
每一步的操作的細節可以細化爲：
- 第一，加鎖
- 第二，把數據從goroutine中copy到“隊列”中(或者從隊列中copy到goroutine中）。
- 第三，釋放鎖
每一步的操作總結爲動態圖爲：(發送過程)
或者爲：(接收過程)
所以不難看出，Go中那句經典的話：Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.的具體實現就是利用channel把數據從一端copy到了另一端！
還真是符合channel的英文含義：
當channel緩存滿了之後會發生什麼？這其中的原理是怎樣的？
使用的時候，我們都知道，當channel緩存滿了，或者沒有緩存的時候，我們繼續send(ch <- xxx)或者recv(<- ch)會阻塞當前goroutine，但是，是如何實現的呢？
我們知道，Go的goroutine是用戶態的線程(user-space threads)，用戶態的線程是需要自己去調度的，Go有運行時的scheduler去幫我們完成調度這件事情。關於Go的調度模型GMP模型我在此不做贅述，如果不瞭解，可以看我另一篇文章(Go調度原理)
goroutine的阻塞操作，實際上是調用send (ch <- xx)或者recv ( <-ch)的時候主動觸發的，具體請看以下內容：
//goroutine1 中，記做G1
ch := make(chan int, 3)
ch <- 1
ch <- 1
ch <- 1
這個時候G1正在正常運行,當再次進行send操作(ch<-1)的時候，會主動調用Go的調度器,讓G1等待，並從讓出M，讓其他G去使用
同時G1也會被抽象成含有G1指針和send元素的sudog結構體保存到hchan的sendq中等待被喚醒。
那麼，G1什麼時候被喚醒呢？這個時候G2隆重登場。
G2執行了recv操作p := <-ch，於是會發生以下的操作：
G2從緩存隊列中取出數據，channel會將等待隊列中的G1推出，將G1當時send的數據推到緩存中，然後調用Go的scheduler，喚醒G1，並把G1放到可運行的Goroutine隊列中。
假如是先進行執行recv操作的G2會怎麼樣？
你可能會順着以上的思路反推。首先：
這個時候G2會主動調用Go的調度器,讓G2等待，並從讓出M，讓其他G去使用。
G2還會被抽象成含有G2指針和recv空元素的sudog結構體保存到hchan的recvq中等待被喚醒
此時恰好有個goroutine G1開始向channel中推送數據 ch <- 1。
此時，非常有意思的事情發生了：
G1並沒有鎖住channel，然後將數據放到緩存中，而是直接把數據從G1直接copy到了G2的棧中。
這種方式非常的贊！在喚醒過程中，G2無需再獲得channel的鎖，然後從緩存中取數據。減少了內存的copy，提高了效率。
之後的事情顯而易見：
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參考文獻：