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golang协程安全吗,go 协程通信

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golang 多人开发怎么保证源码安全

随着PHP有着越来越深入的了解,以及遇到越来越多的不同业务时,使用PHP总会让我有一种莫名的无力感。当然,并不是我一个人在使用PHP的时候遇到了问题。事实上,每个略微有一些经验,接触过一些需求的人都会有同样的困惑。各种配合LAMP(或者LNMP?)架构的后端技术也因此被发明或被发现,进而整合到PHP的开发的技术体系中。从简单的Memcached作为数据中转,cron后端定时处理;到Gearman、RabbitMQ这些队列神器;最近Laruence甚至封装了利用libcurl的异步特性实现并发RPC调用的yar扩展。几乎整个社区都在寻找PHP的摩西之路。好吧,说了一大堆,回归主题。之前我写了一篇英文练笔《WhyyouPHPguysshouldlearnGolang》,获得不少国际友人的关注。排除拼写和语法被他们诟病外,主要是有许多朋友觉得我没把事情说清楚。所以这里我用母语重新聊聊这个事情,只是这些国际友人什么时候能学会阅读中文呢?;)Go或者Golang,是由Google支持的快速、一致、稳定的,有活跃的社区支持的开源编程语言。越来越多的应用选择使用Golang进行构建。虽然RobPike说“…我们希望C++程序员来了解Go并作为一个可选的语言…”,不过我真得认为:PHPer应当学习Golang!接下来我们就来谈谈原因。容易学习PHP相当容易学习。Golang也是!在这点上,一群大老外对我的观点进行了猛烈的抨击。他们认为我羞辱了PHPer,说得好像只有简单的东西PHPer才能学会一样。但是,这难道不是事实吗?或者换个说法:像我一样的喜欢PHP的人,或多或少都会更喜欢简单的东西。PHP的语法接近C族编程语言(C/C++/Java等等)。如果有这些语言的经验,在第一次遇到PHP的时候立刻就能开始上手编写代码。在我看来,编写PHP代码或许更加考验程序员的记忆力,而不是智力(当你面对各种不同风格的函数定义、各种扩展的特殊约定时,你一定会相当认同我的观点)。Golang同样是一个C族编程语言。呃,或者有一些不同吧。例如关键字“for”,功能上和PHP的接近,但是没有括号。条件语句“if”同样无需括号。可以阅读EffectiveGo了解内容。Golang只有3025个关键字和47个操作符号、分隔符号或其他特殊标记。记住这些标记确实不需要什么特别的努力。精巧的类型系统相当容易使用。实用的,具有方法的结构体类型代替了笨重的对象系统。接口的设计是Golang中我最喜欢的部分。当完成了《Go指南》的学习之后,利用PHP积累的经验,立刻就可以开始使用Golang处理一些简单的任务。容易使用PHP脚本是由SAPI组件进行解析执行的,如Web服务器模块、PHP-FPM或者CLI。部署PHP所需要的全部东西就是一个SAPI环境。配置这个环境对于新手来说可能是学习PHP过程中最为困难的部分。所有的Golang代码会编译和链接为本地码。所以除了编译环境,执行时无需再为其进行任何特别的部署。对比PHP环境的配置,这要简单很多。你真得认为配置PHP环境很复杂吗?我不觉得,真的!而配置Golang编译环境比那还要简单点。我确信已经有大量的Golang相关的书籍、文章介绍过如何进行编译环境的配置了。为了更加清晰,我这里梳理一下思路。有三个步骤需要处理:下载Golang的源代码;根据《[翻译]Go环境设置》的提示设置环境变量;运行源代码src目录中的all.bash。或者一步到位:使用二进制包进行安装。然后就会得到一个叫做“go”的工具集合。使用“go”工具和使用PHP的CLI工具一样简单。《[翻译]go工具》对此进行了详细的解释。PHP的迷思如果一个编程语言容易学习和使用,我们是不是就应当学习它呢?有许多容易学习和使用的编程语言。难道要把它们都学一遍?答案是显然的:NO!但是呢?只是因为它很酷!是的,我在开玩笑,但是这是真的。无论如何先从PHP自身谈起吧。PHP“原本是为了开发动态的Web页面而设计的服务器端通用语言(Wikipedia)”。PHP一个重要的特性就是可以嵌入到HMTL中。代码编写在“”标签内;HTML写在标签外。它有一个强大的扩展系统。扩展使用C调用ZendAPI编写。数据的处理实际上要利用这些扩展完成。在我看来,PHP是世界上最好的模板语言。但是当积累了一些PHP的经验,并且开始面对一些更加复杂的Web应用时,你一定会对PHP产生一种无力的感觉。它没有内建的并行机制,没有线程、进程(你真得认为那个简陋的进程控制可以不加改造的用在高并发的生产环境?),或者其他某“程”。一个慢数据源可以阻塞整个页面的处理。消息队列、缓存、代理……系统开始不仅仅是PHP这么单纯,还包括了许多服务和系统组件。这时,PHP只处理很少的业务逻辑,成为真正的模板语言了。PHPer们总是在寻找解决这一问题的法,如“PHPmultithread”或者PHPRPC并发框架。我很难说哪种会更好一些。不过我肯定你会需要选择一些编程语言用于后端工作的开发。就我自己的经验,我尝试过C(一直在和malloc/free进行搏斗)/Java(陷入到了jar地狱中)/Python(从来没能做到Pythonic不说,还总是在错误的类型中打转)……如果想要获得性能,就得同内存管理进行搏斗;如果用GC,就得部署和调优VM;当获得便利性的时候,同时也是走在刀尖上,一个小错误就引起巨大的灾难……每个都有优势,同样每个都有问题。好吧!现在回到Golang!Golang有GC,无需关心内存管理(或者可以用较少的精力去关注它)。代码被编译为本地码,因此“cp”和“mv”就是部署Golang编写的应用所需要的全部工具。噢,我刚才已经说过了,Golang是一个具有静态类型系统的编译语言。所以你没有机会弄乱变量的类型。当然,PHPer应该学习Golang的一个重要原因是“转到Go是因为他们并未放弃太多的表达能力,但是获得了性能,并且与并发共舞(RobPike)”。《WhyNotGo?(英文)》对此进行了深入的分析。我可以分享一些我的经验:有一个Gearman的worker用于处理后端数据。PHP通过其API连接到Gearman的JobServer向worker发起请求。最初worker是使用python编写的(还有更加原始的版本,PHP的,但是你能想像它工作起来……唉,不说了……)。这个版本有许多的问题(是我们自己的问题,不关Python的事),但是至少它能工作。后来用Golang重写了这个worker。为此我开发了Golang的GearmanAPI,并使用ZendAPI编写了一个在Golang中执行PHP脚本的包。然后将它们放在一起:一个可以执行PHP的Gearmanworker。它已经工作了一段时间了,看起来还不错!哦,受到Yar的启发,这里还有一个Golang编写的RPC合并器,用来合并PHP脚本中的RPC调用。现在还是个玩具,不过或许日后能用得着。这其实是将Golang的channel当作消息队列来用。我在《Golang:有趣的channel应用》中对此有一些说明。世界真美好啊。谢谢Golang!无论如何,大多数PHPer在进行后端开发的时候都会需要学习一些其他语言。如果你正在寻找,或者已经尝试了一些其他语言。为什么不来试试Golang?它真得可以让你的生活更加轻松和快乐。让你可以有的时间陪伴你的家人和朋友,吃你爱吃的东西,去你想去的地方。貌似我还是没说清楚啊?好吧,没关系,在下个月的中国软件开发者大会上再跟大家就这个话题做一个探讨吧。

golang协程调度模式解密

golang学习笔记

频繁创建线程会造成不必要的开销,所以才有了线程池。在线程池中预先保存一定数量的线程,新任务发布到任务队列,线程池中的线程不断地从任务队列中取出任务并执行,可以有效的减少创建和销毁带来的开销。

过多的线程会导致争抢cpu资源,且上下文的切换的开销变大。而工作在用户态的协程能大大减少上下文切换的开销。协程调度器把可运行的协程逐个调度到线程中执行,同时即时把阻塞的协程调度出协程,从而有效地避免了线程的频繁切换,达到了少量线程实现高并发的效果。

多个协程分享操作系统分给线程的时间片,从而达到充分利用CPU的目的,协程调度器决定了则决定了协程运行的顺序。每个线程同一时刻只能运行一个协程。

go调度模型包含三个实体:

每个处理器维护者一个协程G的队列,处理器依次将协程G调度到M中执行。

每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中的G主要来自系统调用中恢复的G.

如果协程发起系统调用,则整个工作线程M被阻塞,协程队列中的其他协程都会阻塞。

一般情况下M的个数会略大于P个数,多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。与线程池类似,Go也提供M池子。当协程G1发起系统掉用时,M1会释放P,由 M1-P-G1 G2 ... 转变成 M1-G1 , M2会接管P的其他协程 M2-P-G2 G3 G4... 。

冗余的M可能来源于缓存池,也可能是新建的。

当G1结束系统调用后,根据M1是否获取到P,进行不用的处理。

多个处理P维护队列可能不均衡,导致部分处理器非常繁忙,而其余相对空闲。产生原因是有些协程自身不断地派生协程。

为此Go调度器提供了工作量窃取策略,当某个处理器P没有需要调度的协程时,将从其他处理中偷取协程,每次偷取一半。

抢占式调度,是指避免某个协程长时间执行,而阻碍其他协程被调度的机制。

调度器监控每个协程执行时间,一旦执行时间过长且有其他协程等待,会把协程暂停,转而调度等待的协程,以达到类似时间片轮转的效果。比如for循环会一直占用执行权。

在IO密集型应用,GOMAXPROCS大小设置大一些,获取性能会更好。

IO密集型会经常发生系统调用,会有一个新的M启用或创建,但由于Go调度器检测M到被阻塞有一定延迟。如果P数量多,则P管理协程队列会变小。

golang channel 是线程安全的么

如果把线程安全定义为允许多个goroutine同时去读写,那么golang 的channel 是线程安全的。不需要在并发读写同一个channe时加锁。

彻底理解Golang Map

本文目录如下,阅读本文后,将一网打尽下面Golang Map相关面试题

Go中的map是一个指针,占用8个字节,指向hmap结构体; 源码 src/runtime/map.go 中可以看到map的底层结构

每个map的底层结构是hmap,hmap包含若干个结构为bmap的bucket数组。每个bucket底层都采用链表结构。接下来,我们来详细看下map的结构

bmap 就是我们常说的“桶”,一个桶里面会最多装 8 个 key,这些 key 之所以会落入同一个桶,是因为它们经过哈希计算后,哈希结果是“一类”的,关于key的定位我们在map的查询和插入中详细说明。在桶内,又会根据 key 计算出来的 hash 值的高 8 位来决定 key 到底落入桶内的哪个位置(一个桶内最多有8个位置)。

bucket内存数据结构可视化如下:

注意到 key 和 value 是各自放在一起的,并不是 key/value/key/value/... 这样的形式。源码里说明这样的好处是在某些情况下可以省略掉 padding字段,节省内存空间。

当 map 的 key 和 value 都不是指针,并且 size 都小于 128 字节的情况下,会把 bmap 标记为不含指针,这样可以避免 gc 时扫描整个 hmap。但是,我们看 bmap 其实有一个 overflow 的字段,是指针类型的,破坏了 bmap 不含指针的设想,这时会把 overflow 移动到 extra 字段来。

map是个指针,底层指向hmap,所以是个引用类型

golang 有三个常用的高级类型 slice 、map、channel, 它们都是 引用类型 ,当引用类型作为函数参数时,可能会修改原内容数据。

golang 中没有引用传递,只有值和指针传递。所以 map 作为函数实参传递时本质上也是值传递,只不过因为 map 底层数据结构是通过指针指向实际的元素存储空间,在被调函数中修改 map,对调用者同样可见,所以 map 作为函数实参传递时表现出了引用传递的效果。

因此,传递 map 时,如果想修改map的内容而不是map本身,函数形参无需使用指针

map 底层数据结构是通过指针指向实际的元素 存储空间 ,这种情况下,对其中一个map的更改,会影响到其他map

map 在没有被修改的情况下,使用 range 多次遍历 map 时输出的 key 和 value 的顺序可能不同。这是 Go 语言的设计者们有意为之,在每次 range 时的顺序被随机化,旨在提示开发者们,Go 底层实现并不保证 map 遍历顺序稳定,请大家不要依赖 range 遍历结果顺序。

map 本身是无序的,且遍历时顺序还会被随机化,如果想顺序遍历 map,需要对 map key 先排序,再按照 key 的顺序遍历 map。

map默认是并发不安全的,原因如下:

Go 官方在经过了长时间的讨论后,认为 Go map 更应适配典型使用场景(不需要从多个 goroutine 中进行安全访问),而不是为了小部分情况(并发访问),导致大部分程序付出加锁代价(性能),决定了不支持。

场景: 2个协程同时读和写,以下程序会出现致命错误:fatal error: concurrent map writes

如果想实现map线程安全,有两种方式:

方式一:使用读写锁 map + sync.RWMutex

方式二:使用golang提供的 sync.Map

sync.map是用读写分离实现的,其思想是空间换时间。和map+RWLock的实现方式相比,它做了一些优化:可以无锁访问read map,而且会优先操作read map,倘若只操作read map就可以满足要求(增删改查遍历),那就不用去操作write map(它的读写都要加锁),所以在某些特定场景中它发生锁竞争的频率会远远小于map+RWLock的实现方式。

golang中map是一个kv对集合。底层使用hash table,用链表来解决冲突 ,出现冲突时,不是每一个key都申请一个结构通过链表串起来,而是以bmap为最小粒度挂载,一个bmap可以放8个kv。在哈希函数的选择上,会在程序启动时,检测 cpu 是否支持 aes,如果支持,则使用 aes hash,否则使用 memhash。

map有3钟初始化方式,一般通过make方式创建

map的创建通过生成汇编码可以知道,make创建map时调用的底层函数是 runtime.makemap 。如果你的map初始容量小于等于8会发现走的是 runtime.fastrand 是因为容量小于8时不需要生成多个桶,一个桶的容量就可以满足

makemap函数会通过 fastrand 创建一个随机的哈希种子,然后根据传入的 hint 计算出需要的最小需要的桶的数量,最后再使用 makeBucketArray 创建用于保存桶的数组,这个方法其实就是根据传入的 B 计算出的需要创建的桶数量在内存中分配一片连续的空间用于存储数据,在创建桶的过程中还会额外创建一些用于保存溢出数据的桶,数量是 2^(B-4) 个。初始化完成返回hmap指针。

找到一个 B,使得 map 的装载因子在正常范围内

Go 语言中读取 map 有两种语法:带 comma 和 不带 comma。当要查询的 key 不在 map 里,带 comma 的用法会返回一个 bool 型变量提示 key 是否在 map 中;而不带 comma 的语句则会返回一个 value 类型的零值。如果 value 是 int 型就会返回 0,如果 value 是 string 类型,就会返回空字符串。

map的查找通过生成汇编码可以知道,根据 key 的不同类型,编译器会将查找函数用更具体的函数替换,以优化效率:

函数首先会检查 map 的标志位 flags。如果 flags 的写标志位此时被置 1 了,说明有其他协程在执行“写”操作,进而导致程序 panic。这也说明了 map 对协程是不安全的。

key经过哈希函数计算后,得到的哈希值如下(主流64位机下共 64 个 bit 位):

m: 桶的个数

从buckets 通过 hash m 得到对应的bucket,如果bucket正在扩容,并且没有扩容完成,则从oldbuckets得到对应的bucket

计算hash所在桶编号:

用上一步哈希值最后的 5 个 bit 位,也就是 01010 ,值为 10,也就是 10 号桶(范围是0~31号桶)

计算hash所在的槽位:

用上一步哈希值哈希值的高8个bit 位,也就是 10010111 ,转化为十进制,也就是151,在 10 号 bucket 中寻找** tophash 值(HOB hash)为 151* 的 槽位**,即为key所在位置,找到了 2 号槽位,这样整个查找过程就结束了。

如果在 bucket 中没找到,并且 overflow 不为空,还要继续去 overflow bucket 中寻找,直到找到或是所有的 key 槽位都找遍了,包括所有的 overflow bucket。

通过上面找到了对应的槽位,这里我们再详细分析下key/value值是如何获取的:

bucket 里 key 的起始地址就是 unsafe.Pointer(b)+dataOffset。第 i 个 key 的地址就要在此基础上跨过 i 个 key 的大小;而我们又知道,value 的地址是在所有 key 之后,因此第 i 个 value 的地址还需要加上所有 key 的偏移。

通过汇编语言可以看到,向 map 中插入或者修改 key,最终调用的是 mapassign 函数。

实际上插入或修改 key 的语法是一样的,只不过前者操作的 key 在 map 中不存在,而后者操作的 key 存在 map 中。

mapassign 有一个系列的函数,根据 key 类型的不同,编译器会将其优化为相应的“快速函数”。

我们只用研究最一般的赋值函数 mapassign 。

map的赋值会附带着map的扩容和迁移,map的扩容只是将底层数组扩大了一倍,并没有进行数据的转移,数据的转移是在扩容后逐步进行的,在迁移的过程中每进行一次赋值(access或者delete)会至少做一次迁移工作。

1.判断map是否为nil

每一次进行赋值/删除操作时,只要oldbuckets != nil 则认为正在扩容,会做一次迁移工作,下面会详细说下迁移过程

根据上面查找过程,查找key所在位置,如果找到则更新,没找到则找空位插入即可

经过前面迭代寻找动作,若没有找到可插入的位置,意味着需要扩容进行插入,下面会详细说下扩容过程

通过汇编语言可以看到,向 map 中删除 key,最终调用的是 mapdelete 函数

删除的逻辑相对比较简单,大多函数在赋值操作中已经用到过,核心还是找到 key 的具体位置。寻找过程都是类似的,在 bucket 中挨个 cell 寻找。找到对应位置后,对 key 或者 value 进行“清零”操作,将 count 值减 1,将对应位置的 tophash 值置成 Empty

再来说触发 map 扩容的时机:在向 map 插入新 key 的时候,会进行条件检测,符合下面这 2 个条件,就会触发扩容:

1、装载因子超过阈值

源码里定义的阈值是 6.5 (loadFactorNum/loadFactorDen),是经过测试后取出的一个比较合理的因子

我们知道,每个 bucket 有 8 个空位,在没有溢出,且所有的桶都装满了的情况下,装载因子算出来的结果是 8。因此当装载因子超过 6.5 时,表明很多 bucket 都快要装满了,查找效率和插入效率都变低了。在这个时候进行扩容是有必要的。

对于条件 1,元素太多,而 bucket 数量太少,很简单:将 B 加 1,bucket 最大数量( 2^B )直接变成原来 bucket 数量的 2 倍。于是,就有新老 bucket 了。注意,这时候元素都在老 bucket 里,还没迁移到新的 bucket 来。新 bucket 只是最大数量变为原来最大数量的 2 倍( 2^B * 2 ) 。

2、overflow 的 bucket 数量过多

在装载因子比较小的情况下,这时候 map 的查找和插入效率也很低,而第 1 点识别不出来这种情况。表面现象就是计算装载因子的分子比较小,即 map 里元素总数少,但是 bucket 数量多(真实分配的 bucket 数量多,包括大量的 overflow bucket)

不难想像造成这种情况的原因:不停地插入、删除元素。先插入很多元素,导致创建了很多 bucket,但是装载因子达不到第 1 点的临界值,未触发扩容来缓解这种情况。之后,删除元素降低元素总数量,再插入很多元素,导致创建很多的 overflow bucket,但就是不会触发第 1 点的规定,你能拿我怎么办?overflow bucket 数量太多,导致 key 会很分散,查找插入效率低得吓人,因此出台第 2 点规定。这就像是一座空城,房子很多,但是住户很少,都分散了,找起人来很困难

对于条件 2,其实元素没那么多,但是 overflow bucket 数特别多,说明很多 bucket 都没装满。解决办法就是开辟一个新 bucket 空间,将老 bucket 中的元素移动到新 bucket,使得同一个 bucket 中的 key 排列地更紧密。这样,原来,在 overflow bucket 中的 key 可以移动到 bucket 中来。结果是节省空间,提高 bucket 利用率,map 的查找和插入效率自然就会提升。

由于 map 扩容需要将原有的 key/value 重新搬迁到新的内存地址,如果有大量的 key/value 需要搬迁,会非常影响性能。因此 Go map 的扩容采取了一种称为“渐进式”的方式,原有的 key 并不会一次性搬迁完毕,每次最多只会搬迁 2 个 bucket。

上面说的 hashGrow() 函数实际上并没有真正地“搬迁”,它只是分配好了新的 buckets,并将老的 buckets 挂到了 oldbuckets 字段上。真正搬迁 buckets 的动作在 growWork() 函数中,而调用 growWork() 函数的动作是在 mapassign 和 mapdelete 函数中。也就是插入或修改、删除 key 的时候,都会尝试进行搬迁 buckets 的工作。先检查 oldbuckets 是否搬迁完毕,具体来说就是检查 oldbuckets 是否为 nil。

如果未迁移完毕,赋值/删除的时候,扩容完毕后(预分配内存),不会马上就进行迁移。而是采取 增量扩容 的方式,当有访问到具体 bukcet 时,才会逐渐的进行迁移(将 oldbucket 迁移到 bucket)

nevacuate 标识的是当前的进度,如果都搬迁完,应该和2^B的长度是一样的

在evacuate 方法实现是把这个位置对应的bucket,以及其冲突链上的数据都转移到新的buckets上。

转移的判断直接通过tophash 就可以,判断tophash中第一个hash值即可

遍历的过程,就是按顺序遍历 bucket,同时按顺序遍历 bucket 中的 key。

map遍历是无序的,如果想实现有序遍历,可以先对key进行排序

为什么遍历 map 是无序的?

如果发生过迁移,key 的位置发生了重大的变化,有些 key 飞上高枝,有些 key 则原地不动。这样,遍历 map 的结果就不可能按原来的顺序了。

如果就一个写死的 map,不会向 map 进行插入删除的操作,按理说每次遍历这样的 map 都会返回一个固定顺序的 key/value 序列吧。但是 Go 杜绝了这种做法,因为这样会给新手程序员带来误解,以为这是一定会发生的事情,在某些情况下,可能会酿成大错。

Go 做得更绝,当我们在遍历 map 时,并不是固定地从 0 号 bucket 开始遍历,每次都是从一个**随机值序号的 bucket 开始遍历,并且是从这个 bucket 的一个 随机序号的 cell **开始遍历。这样,即使你是一个写死的 map,仅仅只是遍历它,也不太可能会返回一个固定序列的 key/value 对了。