【问诊源码】【源码切换】【sqvz源码】go底层源码_go底层原理

时间:2024-12-28 15:50:30 来源:excel 网站源码 编辑:网站后台源码导入

1.go源码:Sleep函数与线程
2.go源码解析之TCP连接(六)——IO多路复用之事件注册
3.三万字带你认识 Go 底层 map 的底层底层实现
4.golang map 源码解读(8问)
5.Golang源码分析Golang如何实现自举(一)
6.Go的执行原理以及Go的命令

go底层源码_go底层原理

go源码:Sleep函数与线程

       在探索 Go 语言的并发编程中,Sleep 函数与线程的源码原理交互方式与 Java 或其他基于线程池的并发模型有所不同。本文将深入分析 Go 语言中 Sleep 函数的底层底层实现及其与线程的互动方式,以解答关于 Go 语言中 Sleep 函数与线程关系的源码原理问题。

       首先,底层底层重要的源码原理问诊源码一点是,当一个 goroutine(g)调用 Sleep 函数时,底层底层它并不会导致当前线程被挂起。源码原理相反,底层底层Go 通过特殊的源码原理机制来处理这种情景,确保 Sleep 函数的底层底层调用不会影响到线程的执行。这一特性是源码原理 Go 语言并发模型中独特而关键的部分。

       具体来说,底层底层当一个 goroutine 调用 Sleep 函数时,源码原理它首先将自身信息保存到线程的底层底层关键结构体(p)中并挂起。这一过程涉及多个函数调用,包括 `time.Sleep`、`runtime.timeSleep`、`runtime.gopark`、`runtime.mcall`、`runtime.park_m`、`runtime.resetForSleep` 等。最终,该 goroutine 会被放入一个 timer 结构体中,并将其放入到 p 关联的一个最小堆中,从而实现了对当前 goroutine 的保存,同时为调度器提供了切换到其他 goroutine 或 timer 的机会。因此,这里的 timer 实际上代表了被 Sleep 挂起的 goroutine,它在睡眠到期后能够及时得到执行。

       接下来,我们深入分析 goroutine 的调度过程。当线程 p 需要执行时,它会通过 `runtime.park_m` 函数调用 `schedule` 函数来进行 goroutine 或 timer 的切换。在此过程中,`runtime.findrunnable` 函数会检查线程堆中是否存在已到期的 timer,如果存在,则切换到该 timer 进行执行。如果 timer 堆中没有已到期的 timer,线程会继续检查本地和全局的 goroutine 队列中是否还有待执行的 goroutine,如果队列为空,则线程会尝试“偷取”其他 goroutine 的任务。这一过程包括了检查 timer 堆、偷取其他 p 中的到期 timer 或者普通 goroutine,确保任务能够及时执行。

       在“偷取”任务的过程中,线程会优先处理即将到期的源码切换 timer,确保这些 timer 的准时执行。如果当前线程正在执行其他任务(如 epoll 网络),则在执行过程中会定期检查 timer 到期情况。如果发现其他线程的 timer 到期时间早于自身,会首先唤醒该线程以处理其 timer,确保不会错过任何到期的 timer。

       为了证明当前线程设置的 timer 能够准时执行,本文提出了两种证明方法。第一种方法基于代码细节,重点分析了线程状态的变化和 timer 的执行流程。具体而言,文章中提到的三种线程状态(正常运行、epoll 网络、睡眠)以及相应的 timer 执行情况,表明在 Go 语言中,timer 的执行策略能够确保其准时执行。第二种方法则从全局调度策略的角度出发,强调了 Go 语言中线程策略的设计原则,即至少有一个线程处于“spinning”状态或者所有线程都在执行任务,这保证了 timer 的准时执行。

       总之,Go 语言中 Sleep 函数与线程之间的交互方式,通过特殊的线程管理机制,确保了 goroutine 的 Sleep 操作不会阻塞线程,同时保证了 timer 的准时执行。这一机制是 Go 语言并发模型的独特之处,为开发者提供了一种高效且灵活的并发处理方式。

go源码解析之TCP连接(六)——IO多路复用之事件注册

       在探讨go源码解析之TCP连接(六)——IO多路复用之事件注册这一主题时,我们首先需要理解IO多路复用的基本概念及其在go语言中的实现方式。通常,我们通过系统函数如select、poll、epoll等来实现多路复用,尤其是在Linux操作系统下运行的网络应用程序中。对于直接使用C或C++进行网络程序编写的场景,这种方法较为常见。在这些场景下,应用程序可能在循环中执行epoll wait以等待可读事件,之后将读取网络数据的任务分配给一组线程完成。

       然而,在go语言中,情况有所不同。go语言有自己的运行时环境,使用的是轻量级的协程而非传统的线程。这意味着在实现TCP服务器时,go语言能够通过将协程与epoll结合起来,sqvz源码有效地实现IO多路复用。这种结合使得go应用程序在处理网络连接时,能够以更高效的方式响应事件,避免阻塞单个协程。

       在实现一个TCP server时,我们通常会为每个连接启动一个协程,这些协程负责循环读取连接中的数据并执行业务逻辑。在go语言中,当使用epoll实现IO多路复用时,其流程包括以下几个关键步骤:

       1. **初始化epoll**:在go应用程序中,首先需要初始化epoll实例,以便于监控和响应各种事件。

       2. **事件注册**:将新连接的socket加入epoll中,这一步骤类似于将文件描述符与epoll实例关联起来,以便在特定事件发生时接收通知。

       3. **事件检测与处理**:在应用程序的主循环中,利用epoll wait检测到可读或可写事件后,根据事件类型执行相应的处理逻辑,如读取数据或写入数据,以及后续的业务逻辑处理。

       4. **协程调度与唤醒**:当网络数据可读时,epoll会将事件通知到相应的协程。在go中,协程通过被挂起等待网络数据的到来,当数据可读时,epoll通过调用协程的等待函数(如fd.pd.waitRead),将协程从挂起状态唤醒,从而继续执行读取操作或其他业务逻辑。

       通过这一系列过程,go语言成功地将协程与epoll结合,实现了高效的IO多路复用。这种方法不仅提高了并发性能,还简化了网络应用程序的实现,使得go语言在构建高性能、高并发的网络服务时具有显著优势。

       总结而言,go语言通过巧妙地将协程与内核级别的IO多路复用技术(如epoll)整合在一起,实现了高效、灵活的网络编程模型。这一设计使得go语言在处理并发网络请求时,能够保持高性能和高响应性,是其在现代网络服务开发中脱颖而出的重要原因之一。

三万字带你认识 Go 底层 map 的实现

       map在Go语言中是一种基础数据结构,广泛应用于日常开发。其设计遵循“数组+链表”的通用思路,但Go语言在具体实现上有着独特的源码易经设计。本文将带你深入了解Go语言中map的底层实现,包括数据结构设计、性能优化策略以及关键操作的内部实现。

       在Go语言的map中,数据存储在数组形式的桶(bucket)中,每个桶最多容纳8对键值对。哈希值的低位用于选择桶,而高位则用于在独立的桶中区分键。这种设计有助于高效地处理冲突和实现快速访问。

       源码位于src/runtime/map.go,展示了map的内部结构和操作。在该文件中,定义了桶和map的内存模型,桶的内存结构示例如下。每个桶的前7-8位未被使用,用于存储键值对,避免了不必要的内存填充。在桶的末尾,还有一个overflow指针,用于连接超过桶容量的键值对,以构建额外的桶。

       初始化map有两种方式,根据是否指定初始化大小和hint值,调用不同的函数进行分配。对于不指定大小或hint值小于8的情况,使用make_small函数直接在堆上分配。当hint值大于8时,调用makemap函数进行初始化。

       插入操作的核心是找到目标键值对的内存地址,并通过该地址进行赋值。在实现中,没有直接将值写入内存,而是返回值在内存中的对应地址,以便后续进行赋值操作。同时,当桶达到容量上限时,会创建新的溢出桶来容纳多余的数据。

       查询操作通过遍历桶来实现,找到对应的键值对。对于查询逻辑的优化,Go语言提供了不同的函数实现,如mapaccess1、mapaccess2和mapaccessK等,它们在不同场景下提供高效的关键字查找和值获取。

       当map需要扩容时,Go语言会根据装载因子进行决策,drill 源码以保持性能和内存使用之间的平衡。扩容操作涉及到数据搬移,通过hashGrow()和growWork()函数实现。增量扩容增加桶的数量,而等量扩容则通过重新排列元素提高桶的利用率。

       删除操作在Go语言中同样高效,利用map的内部机制快速完成。迭代map时,可以使用特定的函数遍历键值对,实现对数据的访问和操作。

       通过深入分析Go语言中map的实现,我们可以看到Go开发者在设计时的巧妙和全面考虑,不仅关注内存效率,还考虑到数据结构在不同情况下的复用和性能优化。这种设计思想不仅体现在map自身,也对后续的缓存库等开发产生了深远的影响。

       综上所述,Go语言中map的底层实现展示了高效、灵活和强大的设计原则,为开发者提供了强大的工具,同时也启发了其他数据结构和库的设计。了解这些细节有助于我们更深入地掌握Go语言的特性,并在实际开发中做出更优的选择。

golang map 源码解读(8问)

       map底层数据结构为hmap,包含以下几个关键部分:

       1. buckets - 指向桶数组的指针,存储键值对。

       2. count - 记录key的数量。

       3. B - 桶的数量的对数值,用于计算增量扩容。

       4. noverflow - 溢出桶的数量,用于等量扩容。

       5. hash0 - hash随机值,增加hash值的随机性,减少碰撞。

       6. oldbuckets - 扩容过程中的旧桶指针,判断桶是否在扩容中。

       7. nevacuate - 扩容进度值,小于此值的已经完成扩容。

       8. flags - 标记位,用于迭代或写操作时检测并发场景。

       每个桶数据结构bmap包含8个key和8个value,以及8个tophash值,用于第一次比对。

       overflow指向下一个桶,桶与桶形成链表存储key-value。

       结构示意图在此。

       map的初始化分为3种,具体调用的函数根据map的初始长度确定:

       1. makemap_small - 当长度不大于8时,只创建hmap,不初始化buckets。

       2. makemap - 当长度参数为int时,底层调用makemap。

       3. makemap - 初始化hash0,计算对数B,并初始化buckets。

       map查询底层调用mapaccess1或mapaccess2,前者无key是否存在的bool值,后者有。

       查询过程:计算key的hash值,与低B位取&确定桶位置,获取tophash值,比对tophash,相同则比对key,获得value,否则继续寻找,直至返回0值。

       map新增调用mapassign,步骤包括计算hash值,确定桶位置,比对tophash和key值,插入元素。

       map的扩容有两种情况:当count/B大于6.5时进行增量扩容,容量翻倍,渐进式完成,每次最多2个bucket;当count/B小于6.5且noverflow大于时进行等量扩容,容量不变,但分配新bucket数组。

       map删除元素通过mapdelete实现,查找key,计算hash,找到桶,遍历元素比对tophash和key,找到后置key,value为nil,修改tophash为1。

       map遍历是无序的,依赖mapiterinit和mapiternext,选择一个bucket和offset进行随机遍历。

       在迭代过程中,可以通过修改元素的key,value为nil,设置tophash为1来删除元素,不会影响遍历的顺序。

Golang源码分析Golang如何实现自举(一)

       本文旨在探索Golang如何实现自举这一复杂且关键的技术。在深入研究之前,让我们先回顾Golang的历史。Golang的开发始于年,其编译器在早期阶段是由C语言编写。直到Go 1.5版本,Golang才实现了自己的编译器。研究自举的最佳起点是理解从Go 1.2到Go 1.3的版本,这些版本对自举有重要影响,后续还将探讨Go 1.4。

       接下来,我们来了解一下Golang的编译过程。Golang的编译主要涉及几个阶段:词法解析、语法解析、优化器和生成机器码。这一过程始于用户输入的“go build”等命令,这些命令实际上触发了其他内部命令的执行。这些命令被封装在环境变量GOTOOLDIR中,具体位置因系统而异。尽管编译过程看似简单,但实际上包含了多个复杂步骤,包括词法解析、语法解析、优化器、生成机器码以及连接器和buildid过程。

       此外,本文还将介绍Golang的目录结构及其功能,包括API、文档、C头文件、依赖库、源代码、杂项脚本和测试目录。编译后生成的文件将被放置在bin和pkg目录中,其中bin目录包含go、godoc和gofmt等文件,pkg目录则包含动态链接库和工具命令。

       在编译Golang时,首先需要了解如何安装GCC环境。为了确保兼容性,推荐使用GCC 4.7.0或4.7.1版本。通过使用Docker镜像简化了GCC的安装过程,使得编译变得更为便捷。编译Golang的命令相对简单,通过执行./all即可完成编译过程。

       最后,本文对编译文件all.bash和make.bash进行了深入解析。all.bash脚本主要针对nix系统执行,而make.bash脚本则包含了编译过程的关键步骤,包括设置SELinux、编译dist文件、编译go_bootstrap文件,直至最终生成Golang可执行文件。通过分析这些脚本,我们可以深入了解Golang的自举过程,即如何通过go_bootstrap文件来编译生成最终的Golang。

       总结而言,Golang的自举过程是一个复杂且多步骤的技术,包含了从早期C语言编译器到自动生成编译器的转变。通过系列文章的深入探讨,我们可以更全面地理解Golang自举的实现细节及其背后的逻辑。本文仅是这一过程的起点,后续将详细解析自举的关键组件和流程。

Go的执行原理以及Go的命令

       Go的源码文件主要分为三类:命令源码文件、库源码文件和测试源码文件。

       命令源码文件是Go程序的入口,被声明为main包,包含main函数。文件被安装后,会根据GOPATH设置存放于当前工作区的bin目录或GOBIN设置的目录。这些文件可以单独运行,使用go run命令直接执行,或通过go build或go install生成可执行文件。命令源码文件不应与其他文件混合在同一个代码包中。

       库源码文件不具备命令源码文件的特征,是普通源码文件。文件被安装后,对应的归档文件(.a文件)会被存放在当前工作区的pkg目录下的平台相关目录。库源码文件不能通过go build或go install编译和安装。

       测试源码文件以_test.go为后缀,并包含Test或Benchmark函数。Test函数接受*testing.T参数,用于功能测试;Benchmark函数接受*testing.B参数,用于性能测试。

       命令方面,Go的最新版本1.提供了个基本命令,如build、get、install、run等。build命令用于编译代码包及其依赖;get命令用于下载远程代码仓库中的代码包;install命令用于编译并安装代码包;run命令用于运行命令源码文件。build和install命令会在指定目录生成可执行文件;run命令只能运行命令源码文件。install命令还负责将编译结果移动到bin目录或GOBIN目录。get命令会将代码包下载到GOPATH中的src目录。clean命令用于清除已编译生成的文件。

       fmt命令用来格式化代码文件,通常与gofmt命令结合使用,格式化后的结果会覆盖源代码文件。test命令自动读取_test.go文件,生成并运行测试用的可执行文件。doc命令提供强大的文档功能,可以查看相应package的文档,甚至创建本地版本的golang.org文档。fix命令用于修复老版本代码到新版本,version命令查看当前Go版本,env命令查看Go环境变量,list命令列出当前安装的所有package。

       综上所述,Go的源码文件分类清晰,命令提供了全面的编译、下载、安装、测试和文档支持,满足了开发者的需求。

map在golang的底层实现和源码分析

       在Golang 1..2版本中,map的底层实现由两个核心结构体——hmap和bmap(此处用桶来描述)——构建。初始化map,如`make(map[k]v, hint)`,会创建一个hmap实例,包含map的所有信息。makemap函数负责创建hmap、计算B值和初始化桶数组。

       Golang map的高效得益于其巧妙的设计:首先,key的hash值的后B位作为桶索引;其次,key的hash值的前8位决定桶内结构体的数组索引,包括tophash、key和value;tophash数组还用于存储标志位,当桶内元素为空时,标志位能快速识别。读写删除操作充分利用了这些设计,包括更新、新增和删除key-value对。

       删除操作涉及到定位key,移除地址空间,更新桶内tophash的标志位。而写操作,虽然mapassign函数返回value地址但不直接写值,实际由编译器生成的汇编指令提高效率。扩容和迁移机制如sameSizeGrow和biggerSizeGrow,针对桶利用率低或桶数组满的情况,通过调整桶结构和数组长度,优化查找效率。

       evacuate函数负责迁移数据到新的桶区域,并清理旧空间。最后,虽然本文未详述,但订阅"后端云"公众号可获取更多关于Golang map底层实现的深入内容。

go源码分析——类型

       类型是Go语言中的核心概念,用于定义数据的结构和行为。类型可以分为基础类型和自定义类型,编译器会为每种类型生成对应的描述信息,这些信息构成了Go语言的类型系统。内置类型的数据结构在`runtime.type`文件中,而自定义类型的数据结构在`type.go`文件中,包括了类型名称、大小、对齐边界等属性。例如,切片的元素类型和map的键值类型都在其中有所体现。空接口`interface{ }`和非空接口`iface`是描述接口的底层结构体,分别用于表示不包含方法的接口和包含方法的接口。空接口的结构简单,包含类型和数据的位置信息,而非空接口的结构更复杂,包含接口的类型、实体类型和方法信息。接口的实现依赖于方法集的匹配,时间复杂度为O(m+n)。断言是判断一个类型是否实现了某个接口的机制,它依赖于接口的动态类型和类型元数据。类型转换和接口断言遵循类型兼容性原则,而反射提供了访问和操作类型元数据的能力,其核心是`reflect.Type`和`reflect.Value`两个结构体类型,分别用于获取类型信息和操作值。反射的关键在于明确接口的动态类型和类型实现了哪些方法,以及类型元数据与空接口和非空接口的数据结构之间的关系。

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