1.golangԴ?源码???ʲô
2.golang源码系列---手把手带你看list实现
3.浅析源码 golang kafka sarama包(一)如何生产消息以及通过docker部署kafka集群with kraft
4.Golang源码分析Golang如何实现自举(一)
5.golang的对象池sync.pool源码解读
6.Golang源码剖析panic与recover,看不懂你打我好了
golangԴ????ʲô
大纲
概述
chan 是 golang 的核心结构,是源码与其他高级语言区别的显著特色之一,也是源码 goroutine 通信的关键要素。尽管广泛使用,源码但对其深入理解的源码源码博乐达正品人却不多。本文将从源码编译器的源码视角,全面剖析 channel 的源码用法。
channel 的源码本质
从实现角度来看,golang 的源码 channel 实质上是环形队列(ringbuffer)的实现。我们将 chan 称为管理结构,源码channel 中可以放置任何类型的源码对象,称为元素。源码
channel 的源码使用方法
我们从 channel 的使用方式入手,详细介绍 channel 的源码使用方法。
channel 的创建
创建 channel 时,用户通常有两种选择:创建带有缓冲区和不带缓冲区的 channel。这对应于 runtime/chan.go 文件中的 makechan 函数。
channel 入队
用户使用姿势:对应函数实现为 chansend,位于 runtime/chan.go 文件。
channel 出队
用户使用姿势:对应函数分别是 chanrecv1 和 chanrecv2,位于 runtime/chan.go 文件。
结合 select 语句
用户使用姿势:对应函数实现为 selectnbsend,位于 runtime/chan.go 文件中。
结合 for-range 语句
用户使用姿势:对应使用函数 chanrecv2,位于 runtime/chan.go 文件中。
源码解析
以上,我们通过宏观的用户使用姿势,了解了不同使用姿势对应的不同实现函数,接下来将详细分析这些函数的实现。
makechan 函数
负责 channel 的创建。在 go 程序中,当我们写类似 v := make(chan int) 的初始化语句时,就会调用不同类型对应的初始化函数,其中 channel 的初始化函数就是 makechen。
runtime.makechan
定义原型:
通过这个,我们可以了解到,声明创建一个 channel 实际上是得到了一个 hchan 的指针,因此 channel 的核心结构就是基于 hchan 实现的。
其中,t 参数指定元素类型,size 指定 channel 缓冲区槽位数量。如果是带缓冲区的 channel,那么 size 就是槽位数;如果没有指定,那么就是 0。
makechan 函数执行了以下两件事:
1. 参数校验:主要是越界或 limit 的校验。
2. 初始化 hchan:分为三种情况:
所以,我们看到除了 hchan 结构体本身的内存分配,该结构体初始化的关键在于四个字段:
hchan 结构
makechan 函数负责创建了 chan 的核心结构-hchan,接下来我们将详细分析 hchan 结构体本身。
在 makechan 中,初始化时实际上只初始化了四个核心字段:
我们使用 channel 时知道,hp-socket源码channel 常常会因为两种情况而阻塞:1)投递时没有空间;2)取出时还没有元素。
从以上描述来看,就涉及到 goroutine 阻塞和 goroutine 唤醒,这个功能与 recvq,sendq 这两个字段有关。
waitq 类型实际上是一个双向列表的实现,与 linux 中的 LIST 实现非常相似。
chansend 函数
chansend 函数是在编译器解析到 c <- x 这样的代码时插入的,本质上就是把一个用户元素投递到 hchan 的 ringbuffer 中。chansend 调用时,一般用户会遇到两种情况:
接下来,我们看看 chansend 究竟做了什么。
当我们在 golang 中执行 c <- x 这样的代码,意图将一个元素投递到 channel 时,实际上调用的是 chansend 函数。这个函数分几个场景来处理,总结来说:
关于返回值:chansend 返回值标明元素是否成功入队,成功则返回 true,否则 false。
select 的提前揭秘:
golang 源代码经过编译会变成类似如下:
而 selectnbasend 只是一个代理:
小结:没错,chansend 功能就是这么简单,本质上就是一句话:将元素投递到 channel 中。
chanrecv 函数
对应的 golang 语句是 <- c。该函数实现了 channel 的元素出队功能。举个例子,编译对应一般如下:
golang 语句:
对应:
golang 语句(这次的区别在于是否有返回值):
对应:
编译器在遇到 <- c 和 v, ok := <- c 的语句时,会换成对应的 chanrecv1,chanrecv2 函数,这两个函数本质上都是一个简单的封装,元素出队的实现函数是 chanrecv,我们详细分析这个函数。
chanrecv 函数的返回值有两个值,selected,received,其中 selected 一般作为 select 结合的函数返回值,指明是否要进入 select-case 的代码分支,received 表明是否从队列中成功获取到元素,有几种情况:
selectnbsend 函数
该函数是 c <- v 结合到 select 时的函数,我们使用 select 的 case 里面如果是一个 chan 的表达式,那么编译器会转换成对应的 selectnbsend 函数,如下:
对应编译函数逻辑如下:
selectnbsend 本质上也就是个 chansend 的封装:
chansend 的内部逻辑上面已经详细说明过,唯一不同的就是 block 参数被赋值为 false,也就是说,在 ringbuffer 没有空间的情况下也不会阻塞,直接返回。划重点:chan 在这里不会切走执行权限。
selectnbrecv 函数
该函数是 v := <- c 结合到 select 时的函数,我们使用 select 的 case 里面如果是一个 chan 的表达式,那么编译器会转换成对应的 selectnbsrecv 函数,如下:
对应编译函数逻辑如下:
selectnbrecv 本质上也就是个 chanrecv 的封装:
chanrecv 的内部逻辑上面已经详细说明过,在 ringbuffer 没有元素的sscom33源码情况下也不会阻塞,直接返回。这里不会因此而切走调度权限。
selectnbrecv2 函数
该函数是 v, ok = <- c 结合到 select 时的函数,我们使用 select 的 case 里面如果是一个 chan 的表达式,那么编译器会转换成对应的 selectnbrecv2 函数,如下:
对应编译函数逻辑如下:
selectnbrecv2 本质上是个 chanrecv 的封装,只不过返回值不一样而已:
chanrecv 的内部逻辑上面已经详细说明过,在 ringbuffer 没有元素的情况下也不会阻塞,直接返回。这里不会因此而切走调度权限。selectnbrecv2 与 selectnbrecv 函数的不同之处在于还有一个 ok 参数指明是否获取到了元素。
chanrecv2 函数
chan 可以与 for-range 结合使用,编译器会识别这种语法。如下:
这个本质上是个 for 循环,我们知道 for 循环关键是拆分成三个部分:初始化、条件判断、条件递进。
那么在我们 for-range 和 chan 结合起来之后,这三个关键因素又是怎么理解的呢?简述如下:
init 初始化:无
condition 条件判断:
increment 条件递进:无
当编译器遇到上面 chan 结合 for-range 写法时,会转换成 chanrecv2 的函数调用。目的是从 channel 中出队元素,返回值为 received。首先看下 chanrecv2 的实现:
chan 结合 for-range 编译之后的伪代码如下:
划重点:从这个实现中,我们可以获取一个非常重要的信息,for-range 和 chan 的结束条件只有这个 chan 被 close 了,否则一直会处于这个死循环内部。为什么?注意看 chanrecv 接收的参数是 block=true,并且这个 for-range 是一个死循环,除非 chanrecv2 返回值为 false,才有可能跳出循环,而 chanrecv2 在 block=true 场景下返回值为 false 的唯一原因只有:这个 chan 是 close 状态。
总结
golang 的 chan 使用非常简单,这些简单的语法糖背后其实都是对应了相应的函数实现,这个翻译由编译器来完成。深入理解这些函数的实现,对于彻底理解 chan 的使用和限制条件是必不可少的。深入理解原理,知其然知其所以然,你才能随心所欲地使用 golang。
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。
`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。wpf仿qq源码
`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。
浅析源码 golang kafka sarama包(一)如何生产消息以及通过docker部署kafka集群with kraft
本文将深入探讨Golang中使用sarama包进行Kafka消息生产的过程,以及如何通过Docker部署Kafka集群采用Kraft模式。首先,我们关注数据的生产部分。
在部署Kafka集群时,我们将选择Kraft而非Zookeeper,通过docker-compose实现。集群中,理解LISTENERS的含义至关重要,主要有几个类型:
Sarama在每个topic和partition下,会为数据传输创建独立的goroutine。生产者操作的起点是创建简单生产者的方法,接着维护局部处理器并根据topic创建topicProducer。
在newBrokerProducer中,run()方法和bridge的匿名函数是关键。它们反映了goroutine间的巧妙桥接,通过channel在不同线程间传递信息,体现了goroutine使用的精髓。
真正发送消息的过程发生在AsyncProduce方法中,这是数据在三层协程中传输的环节,虽然深度适中,但需要仔细理解。
sarama的架构清晰,但数据传输的核心操作隐藏在第三层goroutine中。输出变量的使用也有讲究:当output = p.bridge,它作为连接内外协程的桥梁;output = nil则关闭channel,output = bridge时允许写入。
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的侧栏导航源码编译过程。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。
golang的对象池sync.pool源码解读
在编程实践中,对象池sync.pool的出现是为了优化频繁创建和销毁对象带来的性能问题。它解决了新对象创建时的内存分配和垃圾回收(GC)压力。对象池的核心思想是复用已经创建的对象,避免不必要的资源消耗。
对象池的应用范围广泛,如连接池、线程池等,它们都是通过池化来复用资源,减少创建和销毁的开销,提升服务响应速度。实际上,缓存也是类似的概念,通过存储已计算结果,减少重复计算,加快服务响应。
go1.版本的对象池原理涉及一个简单的结构体,通过Get和Put函数来管理对象。创建对象池时,需要传入一个创建新对象的函数。池中的对象存储在local数组中,每个goroutine的P都有对应的池,以减少锁竞争。pin和unpin函数用于管理和抢占P,以控制资源的使用。
在GC过程中,对象池会在每次清理前清空,以防止内存溢出。go1.版本引入了victim cache机制,通过双向链表优化了对象的获取和存储,减少锁竞争,提升性能。
总结来说,对象池的关键在于复用和预分配,通过技术手段减少创建、减少GC压力,并利用缓存提高响应速度。理解这些原理对于优化程序性能和资源管理至关重要。
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。