1.golang map 源码解读(8问)
2.golang源码系列---手把手带你看heap实现
3.go源码分析——类型
4.go源码:Sleep函数与线程
5.golang源码系列---手把手带你看list实现
6.Go的源码执行原理以及Go的命令
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 - 指向桶数组的解读指针,存储键值对。源码
2. count - 记录key的解读数量。
3. B - 桶的源码数量的对数值,用于计算增量扩容。解读python整理文件源码
4. noverflow - 溢出桶的源码数量,用于等量扩容。解读
5. hash0 - hash随机值,源码增加hash值的解读随机性,减少碰撞。源码
6. oldbuckets - 扩容过程中的解读旧桶指针,判断桶是源码否在扩容中。
7. nevacuate - 扩容进度值,解读小于此值的源码已经完成扩容。
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,不漂移公式源码但分配新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源码系列---手把手带你看heap实现
heap包定义实现堆所需结构与操作方法,包含Interface接口,允许实现堆功能。Push和Pop方法分别用于添加元素与移除堆顶元素。
构建堆时需实现sort.Interface接口。Heap包内部仅包含两个非导出函数,作为堆导出方法的基础。
down函数将堆顶元素下沉,保持堆结构。up函数则将当前节点上浮,确保堆的性质。
Init函数初始化堆结构。Push与Pop方法用于添加与移除元素,底层依赖up和down函数。
Remove方法移除指定位置元素,类似Pop,通过上浮下沉操作恢复堆结构。
Fix函数在节点值变化后,用于修复堆结构。
使用案例:以学生信息为例,根据年龄排序,并按升序输出。
总结:heap包提供实现堆所需的接口与方法,通过非导出函数与导出方法的配合,完成堆的操作与构建。实例化堆后,可根据具体需求使用Push、Pop、Remove与Fix方法,实现元素的添加、删除与结构修复。
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。内置类型的备案在线查询源码数据结构在`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。
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 函数与线程关系的问题。
首先,重要的一点是,当一个 goroutine(g)调用 Sleep 函数时,它并不会导致当前线程被挂起。相反,Go 通过特殊的机制来处理这种情景,确保 Sleep 函数的调用不会影响到线程的执行。这一特性是 Go 语言并发模型中独特而关键的部分。
具体来说,当一个 goroutine 调用 Sleep 函数时,它首先将自身信息保存到线程的关键结构体(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,这里的窦爽源码资本 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 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。
golang源码系列---手把手带你看list实现
本文提供Golang源码中双向链表实现的详细解析。
双向链表结构包含头节点对象root和链表长度,无需遍历获取长度,链表节点额外设指针指向链表,方便信息获取。
创建双向链表使用`list.New`函数,初始化链表。全网资源采集源码
`Init`方法可初始化或清空链表,链表结构内含占位头结点。
`Len`方法返回链表长度,由结构体字段存储,无需遍历。
`Front`与`Back`分别获取头结点和尾结点。
`InsertBefore`与`InsertAfter`方法在指定节点前后插入新节点,底层调用`insertValue`实现。
`PushFront`与`PushBack`方法分别在链表头部和尾部插入新节点。
`MoveToBack`与`MoveToFront`内部调用`move`方法,将节点移动至特定位置。
`MoveBefore`与`MoveAfter`将节点移动至指定节点前后。
`PushBackList`与`PushFrontList`方法分别在链表尾部或头部插入其他链表节点。
例如,原始链表A1 - A2 - A3与链表B1 - B2 - B3,`PushFrontList`结果为B1 - B2 - B3 - A1 - A2 - A3,`PushBackList`结果为A1 - A2 - A3 - B1 - B2 - B3。
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。
Golang源码剖析panic与recover,看不懂你打我好了
哈喽,大家好,我是asong,今天与大家来聊一聊go语言中的"throw、try.....catch{ }"。如果你之前是一名java程序员,我相信你一定吐槽过go语言错误处理方式,但是这篇文章不是来讨论好坏的,我们本文的重点是带着大家看一看panic与recover是如何实现的。上一文我们讲解了defer是如何实现的,但是没有讲解与defer紧密相连的recover,想搞懂panic与recover的实现也没那么简单,就放到这一篇来讲解了。废话不多说,直接开整。
Go 语言中panic 关键字主要用于主动抛出异常,类似 java 等语言中的 throw 关键字。panic 能够改变程序的控制流,调用 panic 后会立刻停止执行当前函数的剩余代码,并在当前 Goroutine 中递归执行调用方的 defer;
Go 语言中recover 关键字主要用于捕获异常,让程序回到正常状态,类似 java 等语言中的 try ... catch 。recover 可以中止 panic 造成的程序崩溃。它是一个只能在 defer 中发挥作用的函数,在其他作用域中调用不会发挥作用;
recover只能在defer中使用这个在标准库的注释中已经写明白了,我们可以看一下:
这里有一个要注意的点就是recover必须要要在defer函数中使用,否则无法阻止panic。最好的验证方法是先写两个例子:
运行我们会发现example2()方法的panic是没有被recover住的,导致整个程序直接crash了。这里大家肯定会有疑问,为什么直接写recover()就不能阻止panic了呢。我们在 详解defer实现机制(附上三道面试题,我不信你们都能做对)讲解了defer实现原理,一个重要的知识点**defer将语句放入到栈中时,也会将相关的值拷贝同时入栈。**所以defer recover()这种写法在放入defer栈中时就已经被执行过了,panic是发生在之后,所以根本无法阻止住panic。
通过运行结果可以看出panic不会影响defer函数的使用,所以他是安全的。
这里我开了两个协程,一个协程会发生panic,导致程序崩溃,但是只会执行自己所在Goroutine的延迟函数,所以正好验证了多个 Goroutine 之间没有太多的关联,一个 Goroutine 在 panic 时也不应该执行其他 Goroutine 的延迟函数。
其实我们在实际项目开发中,经常会遇到panic问题, Go 的 runtime 代码中很多地方都调用了 panic 函数,对于不了解 Go 底层实现的新人来说,这无疑是挖了一堆深坑。我们在实际生产环境中总会出现panic,但是我们的程序仍能正常运行,这是因为我们的框架已经做了recover,他已经为我们兜住底,比如gin,我们看一看他是怎么做的。
我们先来写个简单的代码,看看他的汇编调用:执行go tool compile -N -l -S main.go就可以看到对应的汇编码了,我们截取部分片段分析:
上面重点部分就是画红线的三处,第一步调用runtime.deferprocStack创建defer对象,这一步大家可能会有疑惑,我上一文忘记讲个这个了,这里先简单概括一下,defer总共有三种模型,编译一个函数里只会有一种defer模式。在讲defer实现机制时,我们一起看过defer的结构,其中有一个字段就是_panic,是触发defer的作用,我们来看看的panic的结构:
简单介绍一下上面的字段:
上面的pc、sp、goexit我们单独讲一下,runtime包中有一个Goexit方法,Goext能够终止调用它的goroutine,其他的goroutine是不受影响的,goexit也会在终止goroutine之前运行所有延迟调用函数,Goexit不是一个panic,所以这些延迟函数中的任何recover调用都将返回nil。如果我们在主函数中调用了Goexit会终止该goroutine但不会返回func main。由于func main没有返回,因此程序将继续执行其他gorountine,直到所有其他goroutine退出,程序才会crash。
下面就开始我们的重点吧~。
在讲defer实现机制时,我们一起看过defer的结构,其中有一个字段就是_panic,是触发defer的作用,我们来看看的panic的结构:简单介绍一下上面的字段:上面的pc、sp、goexit我们单独讲一下,runtime包中有一个Goexit方法,Goext能够终止调用它的goroutine,其他的goroutine是不受影响的,goexit也会在终止goroutine之前运行所有延迟调用函数,Goexit不是一个panic,所以这些延迟函数中的任何recover调用都将返回nil。如果我们在主函数中调用了Goexit会终止该goroutine但不会返回func main。由于func main没有返回,因此程序将继续执行其他gorountine,直到所有其他goroutine退出,程序才会crash。写个简单的例子:运行上面的例子你就会发现,即使在主goroutine中调用了runtime.Goexit,其他goroutine是没有任何影响的。所以结构中的pc、sp、goexit三个字段都是为了修复runtime.Goexit,这三个字段就是为了保证该函数的一定会生效,因为如果在defer中发生panic,那么goexit函数就会被取消,所以才有了这三个字段做保护。看这个例子:
英语好的可以看一看这个: github.com/golang/go/is...,这就是上面的一个例子,这里就不过多解释了,了解就好。
接下来我们再来看一看gopanic方法。
gopanic的代码有点长,我们一点一点来分析:
根据不同的类型判断当前发生panic错误,这里没什么多说的,接着往下看。
上面的代码都是截段,这些部分都是为了判断当前defer是否可以使用开发编码模式,具体怎么操作的就不展开了。
在第三部分进行defer内联优化选择时会执行调用延迟函数(reflectcall就是这个作用),也就是会调用runtime.gorecover把recoverd = true,具体这个函数的操作留在下面讲,因为runtime.gorecover函数并不包含恢复程序的逻辑,程序的恢复是在gopanic中执行的。先看一下代码:
这段代码有点长,主要就是分为两部分:
第一部分主要是这个判断if gp._panic != nil && gp._panic.goexit && gp._panic.aborted { ... },正常recover是会绕过Goexit的,所以为了解决这个,添加了这个判断,这样就可以保证Goexit也会被recover住,这里是通过从runtime._panic中取出了程序计数器pc和栈指针sp并且调用runtime.recovery函数触发goroutine的调度,调度之前会准备好 sp、pc 以及函数的返回值。
第二部分主要是做panic的recover,这也与上面的流程基本差不多,他是从runtime._defer中取出了程序计数器pc和栈指针sp并调用recovery函数触发Goroutine,跳转到recovery函数是通过runtime.call进行的,我们看一下其源码(src/runtime/asm_amd.s 行):
因为go语言中的runtime环境是有自己的堆栈和goroutine,recovery函数也是在runtime环境执行的,所以要调度到m->g0来执行recovery函数,我们在看一下recovery函数:
在recovery 函数中,利用 g 中的两个状态码回溯栈指针 sp 并恢复程序计数器 pc 到调度器中,并调用 gogo 重新调度 g , goroutine 继续执行,recovery在调度过程中会将函数的返回值设置为1。这个有什么作用呢? 在deferproc函数中找到了答案:
当延迟函数中recover了一个panic时,就会返回1,当 runtime.deferproc 函数的返回值是 1 时,编译器生成的代码会直接跳转到调用方函数返回之前并执行 runtime.deferreturn,跳转到runtime.deferturn函数之后,程序就已经从panic恢复了正常的逻辑。
在这里runtime.fatalpanic实现了无法被恢复的程序崩溃,它在中止程序之前会通过 runtime.printpanics 打印出全部的 panic 消息以及调用时传入的参数。
这就是这个逻辑流程,累死我了。。。。
结尾给大家发一个小福利,哈哈,这个福利就是如果避免出现panic,要注意这些:这几个是比较典型的,还有很多会发生panic的地方,交给你们自行学习吧~。
好啦,这篇文章就到这里啦,素质三连(分享、点赞、在看)都是笔者持续创作更多优质内容的动力!
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。