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成都創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站制作重慶分公司

go語言實現(xiàn)棧,go 堆和棧

Go語言之Context

golang在1.6.2的時候還沒有自己的context,在1.7的版本中就把golang.org/x/net/context包被加入到了官方的庫中。中文譯作“上下文”,它主要包含了goroutine 的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境等信息。

創(chuàng)新互聯(lián)公司服務(wù)項目包括日喀則網(wǎng)站建設(shè)、日喀則網(wǎng)站制作、日喀則網(wǎng)頁制作以及日喀則網(wǎng)絡(luò)營銷策劃等。多年來,我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè),利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢、行業(yè)經(jīng)驗、深度合作伙伴關(guān)系等,向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案,日喀則網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前,我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到日喀則省份的部分城市,未來相信會繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任!

context 主要用來在 goroutine 之間傳遞上下文信息,包括:同步信號、超時時間、截止時間、請求相關(guān)值等。

該接口定義了四個需要實現(xiàn)的方法:

如果有個網(wǎng)絡(luò)請求Request,然后這個請求又可以開啟多個goroutine做一些事情,當(dāng)這個網(wǎng)絡(luò)請求出現(xiàn)異常和超時時,這個請求結(jié)束了,這時候就可以通過context來跟蹤這些goroutine,并且通過Context來取消他們,然后系統(tǒng)才可回收所占用的資源。

為了更方便的創(chuàng)建Context,包里頭定義了Background來作為所有Context的根,它是一個emptyCtx的實例。

Background返回一個非空的Context。它永遠(yuǎn)不會被取消。它通常用來初始化和測試使用,作為一個頂層的context,也就是說一般我們創(chuàng)建的context都是基于Background。

TODO返回一個非空的Context。當(dāng)不清楚要使用哪個上下文的時候可以使用TODO。

他們兩個本質(zhì)上都是emptyCtx結(jié)構(gòu)體類型,是一個不可取消,沒有設(shè)置截止時間,沒有攜帶任何值的Context。

有了如上的根Context,那么是如何衍生更多的子Context的呢?這就要靠context包為我們提供的With系列的函數(shù)了。

通過這些函數(shù),就創(chuàng)建了一顆Context樹,樹的每個節(jié)點(diǎn)都可以有任意多個子節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)層級可以有任意多個。

WithCancel函數(shù),最常用的派生 context 方法。該方法接受一個父 context。父 context 可以是一個 background context 或其他 context。

WithDeadline函數(shù),該方法會創(chuàng)建一個帶有 deadline 的 context。當(dāng) deadline 到期后,該 context 以及該 context 的可能子 context 會受到 cancel 通知。另外,如果 deadline 前調(diào)用 cancelFunc 則會提前發(fā)送取消通知。

WithTimeout和WithDeadline基本上一樣,這個表示是超時自動取消,是多少時間后自動取消Context的意思。

WithValue函數(shù)和取消Context無關(guān),它是為了生成一個綁定了一個鍵值對數(shù)據(jù)的Context,這個綁定的數(shù)據(jù)可以通過Context.Value方法訪問到,一般我們想要通過上下文來傳遞數(shù)據(jù)時,可以通過這個方法,如我們需要tarce追蹤系統(tǒng)調(diào)用棧的時候。

使用Context的程序應(yīng)遵循以下規(guī)則,以使各個包之間的接口保持一致:

1.不要將 Context 塞到結(jié)構(gòu)體里。直接將 Context 類型作為函數(shù)的第一參數(shù),而且一般都命名為 ctx。

2.不要向函數(shù)傳入一個 nil 的 context,如果你實在不知道傳什么,標(biāo)準(zhǔn)庫給你準(zhǔn)備好了一個 context:todo。

3.不要把本應(yīng)該作為函數(shù)參數(shù)的類型塞到 context 中,context 存儲的應(yīng)該是一些共同的數(shù)據(jù)。例如:登陸的 session、cookie 等。

4.同一個 context 可能會被傳遞到多個 goroutine,別擔(dān)心,context 是并發(fā)安全的。

【golang詳解】go語言GMP(GPM)原理和調(diào)度

Goroutine調(diào)度是一個很復(fù)雜的機(jī)制,下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調(diào)度機(jī)制,想要對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go關(guān)鍵字都會創(chuàng)建一個協(xié)程。

M ---------- thread內(nèi)核級線程,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)了一個隊列,存儲了所有需要它來調(diào)度的G。

Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過 M 結(jié)合起來的,每個 M 都代表了 1 個內(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,而是對線程的復(fù)用。

1)work stealing機(jī)制

當(dāng)本線程無可運(yùn)行的G時,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因為G0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時,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)而某個空閑的M1獲取P,繼續(xù)執(zhí)行P隊列中剩下的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,將會將G0做不同的處理:

如果有空閑的P,則獲取一個P,繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒有空閑的P,則將G0放入全局隊列,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個線程分布在多個CPU上同時運(yùn)行

在Go中一個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語言調(diào)度機(jī)制 搶占式調(diào)度

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

協(xié)程經(jīng)歷過程

我們創(chuàng)建一個協(xié)程 go func()經(jīng)歷過程如下圖:

說明:

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

G只能運(yùn)行在M中,一個M必須持有一個P,M與P是1:1的關(guān)系。M會從P的本地隊列彈出一個可執(zhí)行狀態(tài)的G來執(zhí)行,如果P的本地隊列為空,就會想其他的MP組合偷取一個可執(zhí)行的G來執(zhí)行;

一個M調(diào)度G執(zhí)行的過程是一個循環(huán)機(jī)制;會一直從本地隊列或全局隊列中獲取G

上面說到P的個數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù),每個M必須持有一個P才可以執(zhí)行G,一般情況下M的個數(shù)會略大于P的個數(shù),這多出來的M將會在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時發(fā)揮作用。類似線程池,Go也提供一個M的池子,需要時從池子中獲取,用完放回池子,不夠用時就再創(chuàng)建一個。

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

如果一切正常,調(diào)度器會以上述的那種方式順暢地運(yùn)行,但這個世界沒這么美好,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會在下面的goroutine被阻塞的情況下運(yùn)行另外一個goroutine:

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當(dāng)goroutine因為channel操作或者network I/O而阻塞時(實際上golang已經(jīng)用netpoller實現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會導(dǎo)致M被阻塞,僅阻塞G,這里僅僅是舉個栗子),對應(yīng)的G會被放置到某個wait隊列(如channel的waitq),該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開Gwaitting,而M會跳過該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個G,如果此時沒有可運(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(比如channel的可讀/寫通知),G被標(biāo)記為,嘗試加入G2所在P的runnext(runnext是線程下一個需要執(zhí)行的 Goroutine。), 然后再是P的本地隊列和全局隊列。

系統(tǒng)調(diào)用阻塞

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

隊列輪轉(zhuǎn)

可見每個P維護(hù)著一個包含G的隊列,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)行一小段時間,將上下文保存下來,然后將G放到隊列尾部,然后從隊列中重新取出一個G進(jìn)行調(diào)度。

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

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

M0

M0是啟動程序后的編號為0的主線程,這個M對應(yīng)的實例會在全局變量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第一個G,在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動一個M都會第一個創(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M都會有一個自己的G0,在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時會使用G0的棧空間,全局變量的G0是M0的G0

一個G由于調(diào)度被中斷,此后如何恢復(fù)?

中斷的時候?qū)⒓拇嫫骼锏臈P畔?,保存到自己的G對象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時,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)計者的文檔或直接看源碼

參考: ()

()

go語言循環(huán)隊列的實現(xiàn)

隊列的概念在 順序隊列 中,而使用循環(huán)隊列的目的主要是規(guī)避假溢出造成的空間浪費(fèi),在使用循環(huán)隊列處理假溢出時,主要有三種解決方案

本文提供后兩種解決方案。

順序隊和循環(huán)隊列是一種特殊的線性表,與順序棧類似,都是使用一組地址連續(xù)的存儲單元依次存放自隊頭到隊尾的數(shù)據(jù)元素,同時附設(shè)隊頭(front)和隊尾(rear)兩個指針,但我們要明白一點(diǎn),這個指針并不是指針變量,而是用來表示數(shù)組當(dāng)中元素下標(biāo)的位置。

本文使用切片來完成的循環(huán)隊列,由于一開始使用三個參數(shù)的make關(guān)鍵字創(chuàng)建切片,在輸出的結(jié)果中不包含nil值(看起來很舒服),而且在驗證的過程中發(fā)現(xiàn)使用append()函數(shù)時切片內(nèi)置的cap會發(fā)生變化,在消除了種種障礙后得到了一個四不像的循環(huán)隊列,即設(shè)置的指針是順序隊列的指針,但實際上進(jìn)行的操作是順序隊列的操作。最后是對make()函數(shù)和append()函數(shù)的一些使用體驗和小結(jié),隊列的應(yīng)用放在鏈隊好了。

官方描述(片段)

即切片是一個抽象層,底層是對數(shù)組的引用。

當(dāng)我們使用

構(gòu)建出來的切片的每個位置的值都被賦為interface類型的初始值nil,但是nil值也是有大小的。

而使用

來進(jìn)行初始化時,雖然生成的切片中不包含nil值,但是無法通過設(shè)置的指針變量來完成入隊和出隊的操作,只能使用append()函數(shù)來進(jìn)行操作

在go語言中,切片是一片連續(xù)的內(nèi)存空間加上長度與容量的標(biāo)識,比數(shù)組更為常用。使用 append 關(guān)鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作

正是基于此,在使用go語言完成循環(huán)隊列時,首先想到的就是使用make(type, len, cap)關(guān)鍵字方式完成切片初始化,然后使用append()函數(shù)來操作該切片,但這一方式出現(xiàn)了很多問題。在使用append()函數(shù)時,切片的cap可能會發(fā)生變化,用不好就會發(fā)生擴(kuò)容或收縮。最終造成的結(jié)果是一個四不像的結(jié)果,入隊和出隊操作變得與指針變量無關(guān),失去了作為循環(huán)隊列的意義,用在順序隊列還算合適。

參考博客:

Go語言中的Nil

Golang之nil

Go 語言設(shè)計與實現(xiàn)

Go語言的跨平臺能力到底有多強(qiáng)?看完你就知道了

對比于其他語言的程序,Go語言的跨平臺能力是真的強(qiáng),拿.Net和JAVA來說吧,.Net在.Net core出現(xiàn)之前是不能跨平臺的,只能在windows上編譯運(yùn)行,即使是.net core出現(xiàn)以后,跨平臺的程序也是相當(dāng)?shù)穆闊6鴍ava雖然一直都可以跨平臺,但是運(yùn)行JAVA程序的機(jī)器上也必須要有JAVA程序運(yùn)行環(huán)境JRE。而相對于Go程序,跨平臺就簡單的多了,只需要在編譯指定目標(biāo)程序運(yùn)行的架構(gòu)和環(huán)境即可編譯出指定操作系統(tǒng)和架構(gòu)的程序。

以上是指定了go的環(huán)境變量后執(zhí)行的go build命令進(jìn)行目標(biāo)程序的構(gòu)建,這種方式會一直生效的,如果不讓他一直生效,可以在構(gòu)建的時候臨時指定環(huán)境變量,下面以window的環(huán)境為例,來介紹臨時指定環(huán)境變量的方式構(gòu)建可以在Linux環(huán)境下運(yùn)行的可執(zhí)行程序:

可以根據(jù)不同的架構(gòu)和操作系統(tǒng)將其編寫為不同的.bat的可執(zhí)行文件放置在程序的根目錄,Linux的和MAC的也一樣編寫成腳本文件放置在程序的根目錄,這樣在構(gòu)建的時候就不用再敲命令了,直接運(yùn)行腳本就可以了。

Java程序編譯打包后為war包或者是java包,必須執(zhí)行java -jar 命令或者將其放置到tomcat的指定目錄下,運(yùn)行tomcat程序。而Go語言編寫的程序最終為可執(zhí)行的文件(window下編譯出的是.exe的可執(zhí)行文件),只需要將其賦予可執(zhí)行的權(quán)限就可以直接運(yùn)行了。

構(gòu)建JAVA程序的鏡像需要指定java的基礎(chǔ)鏡像,否則就需要在鏡像中安裝java的運(yùn)行環(huán)境了,下面展示的是構(gòu)建的一個JAVA程序的鏡像,構(gòu)建出來鏡像的體積相對比較大

而Go程序制作出的鏡像就不需要安裝任何的依賴環(huán)境,因為他在打包的時候就已經(jīng)將依賴的包一塊打包到一起了

拿著這個鏡像就可以到處運(yùn)行了。

通過對比我們可以發(fā)現(xiàn),如果沒有之前的技術(shù)和業(yè)務(wù)的積累,重新開發(fā)一個新的項目,使用go去開發(fā)無疑是最容易上手的,所以現(xiàn)在很多公司都使用go進(jìn)行開發(fā),也逐漸將其他語言的項目逐步的用go語言進(jìn)行改造。其實用什么語言不重要,合適的才重要,開發(fā)項目在選擇語言的時候也會綜合多方面來考慮選擇合適的語言和架構(gòu),畢竟很多公司都不是搞研究的,都需要項目來賺錢,所以開發(fā)的速度、客戶的滿意度、項目交付的時間才是驅(qū)動公司技術(shù)的主要因素。

我們個人也應(yīng)該不斷完善自己的技術(shù)棧,不應(yīng)該太依靠某種語言,最重要的還是自己的架構(gòu)思想和底層架構(gòu)知識,只有掌握了這些才能夠不被 社會 和公司“優(yōu)化”。

Go語言——goroutine并發(fā)模型

參考:

Goroutine并發(fā)調(diào)度模型深度解析手?jǐn)]一個協(xié)程池

Golang 的 goroutine 是如何實現(xiàn)的?

Golang - 調(diào)度剖析【第二部分】

OS線程初始棧為2MB。Go語言中,每個goroutine采用動態(tài)擴(kuò)容方式,初始2KB,按需增長,最大1G。此外GC會收縮??臻g。

BTW,增長擴(kuò)容都是有代價的,需要copy數(shù)據(jù)到新的stack,所以初始2KB可能有些性能問題。

更多關(guān)于stack的內(nèi)容,可以參見大佬的文章。 聊一聊goroutine stack

用戶線程的調(diào)度以及生命周期管理都是用戶層面,Go語言自己實現(xiàn)的,不借助OS系統(tǒng)調(diào)用,減少系統(tǒng)資源消耗。

Go語言采用兩級線程模型,即用戶線程與內(nèi)核線程KSE(kernel scheduling entity)是M:N的。最終goroutine還是會交給OS線程執(zhí)行,但是需要一個中介,提供上下文。這就是G-M-P模型

Go調(diào)度器有兩個不同的運(yùn)行隊列:

go1.10\src\runtime\runtime2.go

Go調(diào)度器根據(jù)事件進(jìn)行上下文切換。

調(diào)度的目的就是防止M堵塞,空閑,系統(tǒng)進(jìn)程切換。

詳見 Golang - 調(diào)度剖析【第二部分】

Linux可以通過epoll實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)用,統(tǒng)稱網(wǎng)絡(luò)輪詢器N(Net Poller)。

文件IO操作

上面都是防止M堵塞,任務(wù)竊取是防止M空閑

每個M都有一個特殊的G,g0。用于執(zhí)行調(diào)度,gc,棧管理等任務(wù),所以g0的棧稱為調(diào)度棧。g0的棧不會自動增長,不會被gc,來自os線程的棧。

go1.10\src\runtime\proc.go

G沒辦法自己運(yùn)行,必須通過M運(yùn)行

M通過通過調(diào)度,執(zhí)行G

從M掛載P的runq中找到G,執(zhí)行G


網(wǎng)站欄目:go語言實現(xiàn)棧,go 堆和棧
轉(zhuǎn)載來于:http://weahome.cn/article/hdsdgs.html

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