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go語(yǔ)言的工作原理 go語(yǔ)言主要用來(lái)做什么

goland map底層原理

map 是Go語(yǔ)言中基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在日常的使用中經(jīng)常被用到。但是它底層是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

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總體來(lái)說(shuō)golang的map是hashmap,是使用數(shù)組+鏈表的形式實(shí)現(xiàn)的,使用拉鏈法消除hash沖突。

golang的map由兩種重要的結(jié)構(gòu),hmap和bmap(下文中都有解釋),主要就是hmap中包含一個(gè)指向bmap數(shù)組的指針,key經(jīng)過(guò)hash函數(shù)之后得到一個(gè)數(shù),這個(gè)數(shù)低位用于選擇bmap(當(dāng)作bmap數(shù)組指針的下表),高位用于放在bmap的[8]uint8數(shù)組中,用于快速試錯(cuò)。然后一個(gè)bmap可以指向下一個(gè)bmap(拉鏈)。

Golang中map的底層實(shí)現(xiàn)是一個(gè)散列表,因此實(shí)現(xiàn)map的過(guò)程實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)散表的過(guò)程。在這個(gè)散列表中,主要出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體有兩個(gè),一個(gè)叫 hmap (a header for a go map),一個(gè)叫 bmap (a bucket for a Go map,通常叫其bucket)。這兩種結(jié)構(gòu)的樣子分別如下所示:

hmap :

圖中有很多字段,但是便于理解map的架構(gòu),你只需要關(guān)心的只有一個(gè),就是標(biāo)紅的字段: buckets數(shù)組 。Golang的map中用于存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)是bucket數(shù)組。而bucket(即bmap)的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢?

bucket :

相比于hmap,bucket的結(jié)構(gòu)顯得簡(jiǎn)單一些,標(biāo)紅的字段依然是“核心”,我們使用的map中的key和value就存儲(chǔ)在這里?!案呶还V怠睌?shù)組記錄的是當(dāng)前bucket中key相關(guān)的“索引”,稍后會(huì)詳細(xì)敘述。還有一個(gè)字段是一個(gè)指向擴(kuò)容后的bucket的指針,使得bucket會(huì)形成一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)。例如下圖:

由此看出hmap和bucket的關(guān)系是這樣的:

而bucket又是一個(gè)鏈表,所以,整體的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的:

哈希表的特點(diǎn)是會(huì)有一個(gè)哈希函數(shù),對(duì)你傳來(lái)的key進(jìn)行哈希運(yùn)算,得到唯一的值,一般情況下都是一個(gè)數(shù)值。Golang的map中也有這么一個(gè)哈希函數(shù),也會(huì)算出唯一的值,對(duì)于這個(gè)值的使用,Golang也是很有意思。

Golang把求得的值按照用途一分為二:高位和低位。

如圖所示,藍(lán)色為高位,紅色為低位。 然后低位用于尋找當(dāng)前key屬于hmap中的哪個(gè)bucket,而高位用于尋找bucket中的哪個(gè)key。上文中提到:bucket中有個(gè)屬性字段是“高位哈希值”數(shù)組,這里存的就是藍(lán)色的高位值,用來(lái)聲明當(dāng)前bucket中有哪些“key”,便于搜索查找。 需要特別指出的一點(diǎn)是:我們map中的key/value值都是存到同一個(gè)數(shù)組中的。數(shù)組中的順序是這樣的:

并不是key0/value0/key1/value1的形式,這樣做的好處是:在key和value的長(zhǎng)度不同的時(shí)候,可 以消除padding(內(nèi)存對(duì)齊)帶來(lái)的空間浪費(fèi) 。

現(xiàn)在,我們可以得到Go語(yǔ)言map的整個(gè)的結(jié)構(gòu)圖了:(hash結(jié)果的低位用于選擇把KV放在bmap數(shù)組中的哪一個(gè)bmap中,高位用于key的快速預(yù)覽,用于快速試錯(cuò))

map的擴(kuò)容

當(dāng)以上的哈希表增長(zhǎng)的時(shí)候,Go語(yǔ)言會(huì)將bucket數(shù)組的數(shù)量擴(kuò)充一倍,產(chǎn)生一個(gè)新的bucket數(shù)組,并將舊數(shù)組的數(shù)據(jù)遷移至新數(shù)組。

加載因子

判斷擴(kuò)充的條件,就是哈希表中的加載因子(即loadFactor)。

加載因子是一個(gè)閾值,一般表示為:散列包含的元素?cái)?shù) 除以 位置總數(shù)。是一種“產(chǎn)生沖突機(jī)會(huì)”和“空間使用”的平衡與折中:加載因子越小,說(shuō)明空間空置率高,空間使用率小,但是加載因子越大,說(shuō)明空間利用率上去了,但是“產(chǎn)生沖突機(jī)會(huì)”高了。

每種哈希表的都會(huì)有一個(gè)加載因子,數(shù)值超過(guò)加載因子就會(huì)為哈希表擴(kuò)容。

Golang的map的加載因子的公式是:map長(zhǎng)度 / 2^B(這是代表bmap數(shù)組的長(zhǎng)度,B是取的低位的位數(shù))閾值是6.5。其中B可以理解為已擴(kuò)容的次數(shù)。

當(dāng)Go的map長(zhǎng)度增長(zhǎng)到大于加載因子所需的map長(zhǎng)度時(shí),Go語(yǔ)言就會(huì)將產(chǎn)生一個(gè)新的bucket數(shù)組,然后把舊的bucket數(shù)組移到一個(gè)屬性字段oldbucket中。注意:并不是立刻把舊的數(shù)組中的元素轉(zhuǎn)義到新的bucket當(dāng)中,而是,只有當(dāng)訪問(wèn)到具體的某個(gè)bucket的時(shí)候,會(huì)把bucket中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的bucket中。

如下圖所示:當(dāng)擴(kuò)容的時(shí)候,Go的map結(jié)構(gòu)體中,會(huì)保存舊的數(shù)據(jù),和新生成的數(shù)組

上面部分代表舊的有數(shù)據(jù)的bucket,下面部分代表新生成的新的bucket。藍(lán)色代表存有數(shù)據(jù)的bucket,橘黃色代表空的bucket。

擴(kuò)容時(shí)map并不會(huì)立即把新數(shù)據(jù)做遷移,而是當(dāng)訪問(wèn)原來(lái)舊bucket的數(shù)據(jù)的時(shí)候,才把舊數(shù)據(jù)做遷移,如下圖:

注意:這里并不會(huì)直接刪除舊的bucket,而是把原來(lái)的引用去掉,利用GC清除內(nèi)存。

map中數(shù)據(jù)的刪除

如果理解了map的整體結(jié)構(gòu),那么查找、更新、刪除的基本步驟應(yīng)該都很清楚了。這里不再贅述。

值得注意的是,找到了map中的數(shù)據(jù)之后,針對(duì)key和value分別做如下操作:

1

2

3

4

1、如果``key``是一個(gè)指針類型的,則直接將其置為空,等待GC清除;

2、如果是值類型的,則清除相關(guān)內(nèi)存。

3、同理,對(duì)``value``做相同的操作。

4、最后把key對(duì)應(yīng)的高位值對(duì)應(yīng)的數(shù)組index置為空。

如何學(xué)習(xí)GO語(yǔ)言?

Go語(yǔ)言也稱 Golang,兼具效率、性能、安全、健壯等特性。這套Go語(yǔ)言教程(Golang教程)通俗易懂,深入淺出,既適合沒(méi)有基礎(chǔ)的讀者快速入門,也適合工作多年的程序員查閱知識(shí)點(diǎn)。

Go 語(yǔ)言

這套教程在講解一些知識(shí)點(diǎn)時(shí),將 Go 語(yǔ)言和其他多種語(yǔ)言進(jìn)行對(duì)比,讓掌握其它編程語(yǔ)言的讀者能迅速理解 Go 語(yǔ)言的特性。Go語(yǔ)言從底層原生支持并發(fā),無(wú)須第三方庫(kù)、開(kāi)發(fā)者的編程技巧和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)就可以輕松搞定。

Go語(yǔ)言(或 Golang)起源于 2007 年,并在 2009 年正式對(duì)外發(fā)布。Go 是非常年輕的一門語(yǔ)言,它的主要目標(biāo)是“兼具 Python 等動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)速度和 C/C++ 等編譯型語(yǔ)言的性能與安全性”。

Go語(yǔ)言是編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)的又一次嘗試,是對(duì)類C語(yǔ)言的重大改進(jìn),它不但能讓你訪問(wèn)底層操作系統(tǒng),還提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程和并發(fā)編程支持。Go語(yǔ)言的用途眾多,可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程、系統(tǒng)編程、并發(fā)編程、分布式編程。

Go語(yǔ)言的推出,旨在不損失應(yīng)用程序性能的情況下降低代碼的復(fù)雜性,具有“部署簡(jiǎn)單、并發(fā)性好、語(yǔ)言設(shè)計(jì)良好、執(zhí)行性能好”等優(yōu)勢(shì),目前國(guó)內(nèi)諸多 IT 公司均已采用Go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。Go語(yǔ)言有時(shí)候被描述為“C 類似語(yǔ)言”,或者是“21 世紀(jì)的C語(yǔ)言”。Go 從C語(yǔ)言繼承了相似的表達(dá)式語(yǔ)法、控制流結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型、調(diào)用參數(shù)傳值、指針等很多思想,還有C語(yǔ)言一直所看中的編譯后機(jī)器碼的運(yùn)行效率以及和現(xiàn)有操作系統(tǒng)的無(wú)縫適配。

因?yàn)镚o語(yǔ)言沒(méi)有類和繼承的概念,所以它和 Java 或 C++ 看起來(lái)并不相同。但是它通過(guò)接口(interface)的概念來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。Go語(yǔ)言有一個(gè)清晰易懂的輕量級(jí)類型系統(tǒng),在類型之間也沒(méi)有層級(jí)之說(shuō)。因此可以說(shuō)Go語(yǔ)言是一門混合型的語(yǔ)言。

此外,很多重要的開(kāi)源項(xiàng)目都是使用Go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的,其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。Go 是編譯型語(yǔ)言,Go 使用編譯器來(lái)編譯代碼。編譯器將源代碼編譯成二進(jìn)制(或字節(jié)碼)格式;在編譯代碼時(shí),編譯器檢查錯(cuò)誤、優(yōu)化性能并輸出可在不同平臺(tái)上運(yùn)行的二進(jìn)制文件。要?jiǎng)?chuàng)建并運(yùn)行 Go 程序,程序員必須執(zhí)行如下步驟。

使用文本編輯器創(chuàng)建 Go 程序;

保存文件;編譯程序;運(yùn)行編譯得到的可執(zhí)行文件。

這不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等語(yǔ)言,它們不包含編譯步驟。Go 自帶了編譯器,因此無(wú)須單獨(dú)安裝編譯器。

鏈喬教育在線旗下學(xué)碩創(chuàng)新區(qū)塊鏈技術(shù)工作站是中國(guó)教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心開(kāi)展的“智慧學(xué)習(xí)工場(chǎng)2020-學(xué)碩創(chuàng)新工作站 ”唯一獲準(zhǔn)的“區(qū)塊鏈技術(shù)專業(yè)”試點(diǎn)工作站。專業(yè)站立足為學(xué)生提供多樣化成長(zhǎng)路徑,推進(jìn)專業(yè)學(xué)位研究生產(chǎn)學(xué)研結(jié)合培養(yǎng)模式改革,構(gòu)建應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)體系。

【golang詳解】go語(yǔ)言GMP(GPM)原理和調(diào)度

Goroutine調(diào)度是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)制,下面嘗試用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述一下Goroutine調(diào)度機(jī)制,想要對(duì)其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

首先介紹一下GMP什么意思:

G ----------- goroutine: 即Go協(xié)程,每個(gè)go關(guān)鍵字都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程。

M ---------- thread內(nèi)核級(jí)線程,所有的G都要放在M上才能運(yùn)行。

P ----------- processor處理器,調(diào)度G到M上,其維護(hù)了一個(gè)隊(duì)列,存儲(chǔ)了所有需要它來(lái)調(diào)度的G。

Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過(guò) M 結(jié)合起來(lái)的,每個(gè) M 都代表了 1 個(gè)內(nèi)核線程,OS 調(diào)度器負(fù)責(zé)把內(nèi)核線程分配到 CPU 的核上執(zhí)行

模型圖:

避免頻繁的創(chuàng)建、銷毀線程,而是對(duì)線程的復(fù)用。

1)work stealing機(jī)制

當(dāng)本線程無(wú)可運(yùn)行的G時(shí),嘗試從其他線程綁定的P偷取G,而不是銷毀線程。

2)hand off機(jī)制

當(dāng)本線程M0因?yàn)镚0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時(shí),線程釋放綁定的P,把P轉(zhuǎn)移給其他空閑的線程執(zhí)行。進(jìn)而某個(gè)空閑的M1獲取P,繼續(xù)執(zhí)行P隊(duì)列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)被阻塞,M1接替M0的工作,只要P不空閑,就可以保證充分利用CPU。M1的來(lái)源有可能是M的緩存池,也可能是新建的。當(dāng)G0系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后,根據(jù)M0是否能獲取到P,將會(huì)將G0做不同的處理:

如果有空閑的P,則獲取一個(gè)P,繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒(méi)有空閑的P,則將G0放入全局隊(duì)列,等待被其他的P調(diào)度。然后M0將進(jìn)入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設(shè)置P的數(shù)量,最多有GOMAXPROCS個(gè)線程分布在多個(gè)CPU上同時(shí)運(yùn)行

在Go中一個(gè)goroutine最多占用CPU 10ms,防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語(yǔ)言調(diào)度機(jī)制 搶占式調(diào)度

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新的G之后優(yōu)先加入本地隊(duì)列,如果本地隊(duì)列滿了,會(huì)將本地隊(duì)列的G移動(dòng)到全局隊(duì)列里面,當(dāng)M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時(shí),它可以從全局G隊(duì)列獲取G。

協(xié)程經(jīng)歷過(guò)程

我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程 go func()經(jīng)歷過(guò)程如下圖:

說(shuō)明:

這里有兩個(gè)存儲(chǔ)G的隊(duì)列,一個(gè)是局部調(diào)度器P的本地隊(duì)列、一個(gè)是全局G隊(duì)列。新創(chuàng)建的G會(huì)先保存在P的本地隊(duì)列中,如果P的本地隊(duì)列已經(jīng)滿了就會(huì)保存在全局的隊(duì)列中;處理器本地隊(duì)列是一個(gè)使用數(shù)組構(gòu)成的環(huán)形鏈表,它最多可以存儲(chǔ) 256 個(gè)待執(zhí)行任務(wù)。

G只能運(yùn)行在M中,一個(gè)M必須持有一個(gè)P,M與P是1:1的關(guān)系。M會(huì)從P的本地隊(duì)列彈出一個(gè)可執(zhí)行狀態(tài)的G來(lái)執(zhí)行,如果P的本地隊(duì)列為空,就會(huì)想其他的MP組合偷取一個(gè)可執(zhí)行的G來(lái)執(zhí)行;

一個(gè)M調(diào)度G執(zhí)行的過(guò)程是一個(gè)循環(huán)機(jī)制;會(huì)一直從本地隊(duì)列或全局隊(duì)列中獲取G

上面說(shuō)到P的個(gè)數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù),每個(gè)M必須持有一個(gè)P才可以執(zhí)行G,一般情況下M的個(gè)數(shù)會(huì)略大于P的個(gè)數(shù),這多出來(lái)的M將會(huì)在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)發(fā)揮作用。類似線程池,Go也提供一個(gè)M的池子,需要時(shí)從池子中獲取,用完放回池子,不夠用時(shí)就再創(chuàng)建一個(gè)。

work-stealing調(diào)度算法:當(dāng)M執(zhí)行完了當(dāng)前P的本地隊(duì)列隊(duì)列里的所有G后,P也不會(huì)就這么在那躺尸啥都不干,它會(huì)先嘗試從全局隊(duì)列隊(duì)列尋找G來(lái)執(zhí)行,如果全局隊(duì)列為空,它會(huì)隨機(jī)挑選另外一個(gè)P,從它的隊(duì)列里中拿走一半的G到自己的隊(duì)列中執(zhí)行。

如果一切正常,調(diào)度器會(huì)以上述的那種方式順暢地運(yùn)行,但這個(gè)世界沒(méi)這么美好,總有意外發(fā)生,以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會(huì)在下面的goroutine被阻塞的情況下運(yùn)行另外一個(gè)goroutine:

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當(dāng)goroutine因?yàn)閏hannel操作或者network I/O而阻塞時(shí)(實(shí)際上golang已經(jīng)用netpoller實(shí)現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會(huì)導(dǎo)致M被阻塞,僅阻塞G,這里僅僅是舉個(gè)栗子),對(duì)應(yīng)的G會(huì)被放置到某個(gè)wait隊(duì)列(如channel的waitq),該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開(kāi)Gwaitting,而M會(huì)跳過(guò)該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個(gè)G,如果此時(shí)沒(méi)有可運(yùn)行的G供M運(yùn)行,那么M將解綁P,并進(jìn)入sleep狀態(tài);當(dāng)阻塞的G被另一端的G2喚醒時(shí)(比如channel的可讀/寫(xiě)通知),G被標(biāo)記為,嘗試加入G2所在P的runnext(runnext是線程下一個(gè)需要執(zhí)行的 Goroutine。), 然后再是P的本地隊(duì)列和全局隊(duì)列。

系統(tǒng)調(diào)用阻塞

當(dāng)M執(zhí)行某一個(gè)G時(shí)候如果發(fā)生了阻塞操作,M會(huì)阻塞,如果當(dāng)前有一些G在執(zhí)行,調(diào)度器會(huì)把這個(gè)線程M從P中摘除,然后再創(chuàng)建一個(gè)新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復(fù)用空閑線程)來(lái)服務(wù)于這個(gè)P。當(dāng)M系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束時(shí)候,這個(gè)G會(huì)嘗試獲取一個(gè)空閑的P執(zhí)行,并放入到這個(gè)P的本地隊(duì)列。如果獲取不到P,那么這個(gè)線程M變成休眠狀態(tài), 加入到空閑線程中,然后這個(gè)G會(huì)被放入全局隊(duì)列中。

隊(duì)列輪轉(zhuǎn)

可見(jiàn)每個(gè)P維護(hù)著一個(gè)包含G的隊(duì)列,不考慮G進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用或IO操作的情況下,P周期性的將G調(diào)度到M中執(zhí)行,執(zhí)行一小段時(shí)間,將上下文保存下來(lái),然后將G放到隊(duì)列尾部,然后從隊(duì)列中重新取出一個(gè)G進(jìn)行調(diào)度。

除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外,還有一個(gè)全局的隊(duì)列,每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行,全局隊(duì)列中G的來(lái)源,主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列,也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。

除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外,還有一個(gè)全局的隊(duì)列,每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行,全局隊(duì)列中G的來(lái)源,主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列,也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。

M0

M0是啟動(dòng)程序后的編號(hào)為0的主線程,這個(gè)M對(duì)應(yīng)的實(shí)例會(huì)在全局變量rutime.m0中,不需要在heap上分配,M0負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化操作和啟動(dòng)第一個(gè)G,在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動(dòng)一個(gè)M都會(huì)第一個(gè)創(chuàng)建的goroutine,G0僅用于負(fù)責(zé)調(diào)度G,G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù),每個(gè)M都會(huì)有一個(gè)自己的G0,在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)會(huì)使用G0的棧空間,全局變量的G0是M0的G0

一個(gè)G由于調(diào)度被中斷,此后如何恢復(fù)?

中斷的時(shí)候?qū)⒓拇嫫骼锏臈P畔?,保存到自己的G對(duì)象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時(shí),將自己保存的棧信息復(fù)制到寄存器里面,這樣就接著上次之后運(yùn)行了。

我這里只是根據(jù)自己的理解進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,想要詳細(xì)了解有關(guān)GMP的底層原理可以去看Go調(diào)度器 G-P-M 模型的設(shè)計(jì)者的文檔或直接看源碼

參考: ()

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golang sync.pool對(duì)象復(fù)用 并發(fā)原理 緩存池

在go http每一次go serve(l)都會(huì)構(gòu)建Request數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在大量數(shù)據(jù)請(qǐng)求或高并發(fā)的場(chǎng)景中,頻繁創(chuàng)建銷毀對(duì)象,會(huì)導(dǎo)致GC壓力。解決辦法之一就是使用對(duì)象復(fù)用技術(shù)。在http協(xié)議層之下,使用對(duì)象復(fù)用技術(shù)創(chuàng)建Request數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在http協(xié)議層之上,可以使用對(duì)象復(fù)用技術(shù)創(chuàng)建(w,*r,ctx)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣即可以回快TCP層讀包之后的解析速度,也可也加快請(qǐng)求處理的速度。

先上一個(gè)測(cè)試:

結(jié)論是這樣的:

貌似使用池化,性能弱爆了???這似乎與net/http使用sync.pool池化Request來(lái)優(yōu)化性能的選擇相違背。這同時(shí)也說(shuō)明了一個(gè)問(wèn)題,好的東西,如果濫用反而造成了性能成倍的下降。在看過(guò)pool原理之后,結(jié)合實(shí)例,將給出正確的使用方法,并給出預(yù)期的效果。

sync.Pool是一個(gè) 協(xié)程安全 的 臨時(shí)對(duì)象池 。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下:

local 成員的真實(shí)類型是一個(gè) poolLocal 數(shù)組,localSize 是數(shù)組長(zhǎng)度。這涉及到Pool實(shí)現(xiàn),pool為每個(gè)P分配了一個(gè)對(duì)象,P數(shù)量設(shè)置為runtime.GOMAXPROCS(0)。在并發(fā)讀寫(xiě)時(shí),goroutine綁定的P有對(duì)象,先用自己的,沒(méi)有去偷其它P的。go語(yǔ)言將數(shù)據(jù)分散在了各個(gè)真正運(yùn)行的P中,降低了鎖競(jìng)爭(zhēng),提高了并發(fā)能力。

不要習(xí)慣性地誤認(rèn)為New是一個(gè)關(guān)鍵字,這里的New是Pool的一個(gè)字段,也是一個(gè)閉包名稱。其API:

如果不指定New字段,對(duì)象池為空時(shí)會(huì)返回nil,而不是一個(gè)新構(gòu)建的對(duì)象。Get()到的對(duì)象是隨機(jī)的。

原生sync.Pool的問(wèn)題是,Pool中的對(duì)象會(huì)被GC清理掉,這使得sync.Pool只適合做簡(jiǎn)單地對(duì)象池,不適合作連接池。

pool創(chuàng)建時(shí)不能指定大小,沒(méi)有數(shù)量限制。pool中對(duì)象會(huì)被GC清掉,只存在于兩次GC之間。實(shí)現(xiàn)是pool的init方法注冊(cè)了一個(gè)poolCleanup()函數(shù),這個(gè)方法在GC之前執(zhí)行,清空pool中的所有緩存對(duì)象。

為使多協(xié)程使用同一個(gè)POOL。最基本的想法就是每個(gè)協(xié)程,加鎖去操作共享的POOL,這顯然是低效的。而進(jìn)一步改進(jìn),類似于ConcurrentHashMap(JDK7)的分Segment,提高其并發(fā)性可以一定程度性緩解。

注意到pool中的對(duì)象是無(wú)差異性的,加鎖或者分段加鎖都不是較好的做法。go的做法是為每一個(gè)綁定協(xié)程的P都分配一個(gè)子池。每個(gè)子池又分為私有池和共享列表。共享列表是分別存放在各個(gè)P之上的共享區(qū)域,而不是各個(gè)P共享的一塊內(nèi)存。協(xié)程拿自己P里的子池對(duì)象不需要加鎖,拿共享列表中的就需要加鎖了。

Get對(duì)象過(guò)程:

Put過(guò)程:

如何解決Get最壞情況遍歷所有P才獲取得對(duì)象呢:

方法1止前sync.pool并沒(méi)有這樣的設(shè)置。方法2由于goroutine被分配到哪個(gè)P由調(diào)度器調(diào)度不可控,無(wú)法確保其平衡。

由于不可控的GC導(dǎo)致生命周期過(guò)短,且池大小不可控,因而不適合作連接池。僅適用于增加對(duì)象重用機(jī)率,減少GC負(fù)擔(dān)。2

執(zhí)行結(jié)果:

單線程情況下,遍歷其它無(wú)元素的P,長(zhǎng)時(shí)間加鎖性能低下。啟用協(xié)程改善。

結(jié)果:

測(cè)試場(chǎng)景在goroutines遠(yuǎn)大于GOMAXPROCS情況下,與非池化性能差異巨大。

測(cè)試結(jié)果

可以看到同樣使用*sync.pool,較大池大小的命中率較高,性能遠(yuǎn)高于空池。

結(jié)論:pool在一定的使用條件下提高并發(fā)性能,條件1是協(xié)程數(shù)遠(yuǎn)大于GOMAXPROCS,條件2是池中對(duì)象遠(yuǎn)大于GOMAXPROCS。歸結(jié)成一個(gè)原因就是使對(duì)象在各個(gè)P中均勻分布。

池pool和緩存cache的區(qū)別。池的意思是,池內(nèi)對(duì)象是可以互換的,不關(guān)心具體值,甚至不需要區(qū)分是新建的還是從池中拿出的。緩存指的是KV映射,緩存里的值互不相同,清除機(jī)制更為復(fù)雜。緩存清除算法如LRU、LIRS緩存算法。

池空間回收的幾種方式。一些是GC前回收,一些是基于時(shí)鐘或弱引用回收。最終確定在GC時(shí)回收Pool內(nèi)對(duì)象,即不回避GC。用java的GC解釋弱引用。GC的四種引用:強(qiáng)引用、弱引用、軟引用、虛引用。虛引用即沒(méi)有引用,弱引用GC但有空間則保留,軟引用GC即清除。ThreadLocal的值為弱引用的例子。

regexp 包為了保證并發(fā)時(shí)使用同一個(gè)正則,而維護(hù)了一組狀態(tài)機(jī)。

fmt包做字串拼接,從sync.pool拿[]byte對(duì)象。避免頻繁構(gòu)建再GC效率高很多。

Golang中sync.Map的實(shí)現(xiàn)原理

前面,我們講了map的用法以及原理 Golang中map的實(shí)現(xiàn)原理 ,但我們知道,map在并發(fā)讀寫(xiě)的情況下是不安全。需要并發(fā)讀寫(xiě)時(shí),一般的做法是加鎖,但這樣性能并不高,Go語(yǔ)言在 1.9 版本中提供了一種效率較高的并發(fā)安全的 sync.Map,今天,我們就來(lái)講講 sync.Map的用法以及原理

sync.Map與map不同,不是以語(yǔ)言原生形態(tài)提供,而是在 sync 包下的特殊結(jié)構(gòu):

我們下來(lái)看下sync.Map結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體之間的關(guān)系如下圖所示:

總結(jié)一下:

Load方法比較簡(jiǎn)單,總結(jié)一下:

總結(jié)如下:

go語(yǔ)言是一種什么語(yǔ)言

Go語(yǔ)言是谷歌推出的一種全新的編程語(yǔ)言,可以在不損失應(yīng)用程序性能的情況下降低代碼的復(fù)雜性。谷歌首席軟件工程師羅布派克(Rob Pike)說(shuō):我們之所以開(kāi)發(fā)Go,是因?yàn)檫^(guò)去10多年間軟件開(kāi)發(fā)的難度令人沮喪。

Go是谷歌2009發(fā)布的第二款編程語(yǔ)言。2009年7月份,谷歌曾發(fā)布了Simple語(yǔ)言,它是用來(lái)開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用

Go Logo

的一種BASIC語(yǔ)言.

北京時(shí)間2010年1月10日,Go語(yǔ)言摘得了TIOBE公布的2009年年度大獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)項(xiàng)授予在2009年市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最多的編程語(yǔ)言。

谷歌資深軟件工程師羅布·派克(Rob Pike)表示,“Go讓我體驗(yàn)到了從未有過(guò)的開(kāi)發(fā)效率?!迸煽吮硎荆徒裉斓腃++或C一樣,Go是一種系統(tǒng)語(yǔ)言。他解釋道,“使用它可以進(jìn)行快速開(kāi)發(fā),同時(shí)它還是一個(gè)真正的編譯語(yǔ)言,我們之所以現(xiàn)在將其開(kāi)源,原因是我們認(rèn)為它已經(jīng)非常有用和強(qiáng)大?!?/p>

2007年,谷歌把Go作為一個(gè)20%項(xiàng)目開(kāi)始研發(fā),即讓員工抽出本職工作之外時(shí)間的20%, 投入在該項(xiàng)目上。除了派克外,該項(xiàng)目的成員還有其他谷歌工程師也參與研發(fā)。

派克表示,編譯后Go代碼的運(yùn)行速度與C語(yǔ)言非常接近,而且編譯速度非???,就像在使用一個(gè)交互式語(yǔ)言?,F(xiàn)有編程語(yǔ)言均未專門對(duì)多核處理器進(jìn)行優(yōu)化。Go就是谷歌工程師為這類程序編寫(xiě)的一種語(yǔ)言。它不是針對(duì)編程初學(xué)者設(shè)計(jì)的,但學(xué)習(xí)使用它也不是非常困難。Go支持面向?qū)ο?,而且具有真正的閉包(closures)和反射 (reflection)等功能。

在學(xué)習(xí)曲線方面,派克認(rèn)為Go與Java類似,對(duì)于Java開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō),應(yīng)該能夠輕松學(xué)會(huì) Go。之所以將Go作為一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目發(fā)布,目的是讓開(kāi)源社區(qū)有機(jī)會(huì)創(chuàng)建更好的工具來(lái)使用該語(yǔ)言,例如 Eclipse IDE中的插件。

在谷歌公開(kāi)發(fā)布的所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,均沒(méi)有使用Go,但是谷歌已經(jīng)使用該語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了幾個(gè)內(nèi)部項(xiàng)目。派克表示,Go是否會(huì)對(duì)谷歌即將推出的Chrome OS產(chǎn)生影響,還言之尚早,不過(guò)Go的確可以和Native Client配合使用。他表示“Go可以讓?xiě)?yīng)用完美的運(yùn)行在瀏覽器內(nèi)。”例如,使用Go可以更高效的實(shí)現(xiàn)Wave,無(wú)論是在前端還是后臺(tái)。

Go 同時(shí)具有兩種編譯器,一種是建立在GCC基礎(chǔ)上的Gccgo,另外一種是分別針對(duì)64位x64和32位x86計(jì)算機(jī)的一套編譯器(6g和8g)。谷歌目前正在研發(fā)其對(duì)ARM芯片和Android設(shè)備的支持。派克表示,“Android手機(jī)存在的問(wèn)題是,我們一直沒(méi)有一個(gè)數(shù)學(xué)協(xié)處理器。


本文名稱:go語(yǔ)言的工作原理 go語(yǔ)言主要用來(lái)做什么
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