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golang组合,golang组合优于继承

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Golang弃用go get工具

由于golang发布了新版本1.17.1,你可能会在使用go get -u安装包时得到这个错误。

例如:在安装goose包时使用:

返回如下错误:

go get在g.mod中同时用于更新依赖和安装命令。这种组合很混乱,使用起来也很不方便,因为开发人员不想同时进行更新和安装。

随着1.17.1版本的发布不再支持go get命令。那么以后如何安装依赖包呢?

1、根据文档,如果要在当前模块的上下文中安装可执行文件时,使用go install不带版本后缀。如下所示:

这个命令适用于安装当前目录或父目录中go.mod定义的版本要求和其他命令。

2、要安装可执行文件同时忽略当前模块go.mod,使用go install带上版本后缀例如:@v1.2.3 或@latest

因此变化在于:使用install替换get,去除-u在包URL末尾添加@latest。或者对于旧版本不是最新版本情况,在包URL的末尾添加指定版本。

现在可以成功安装。

golang反射框架Fx

Fx是一个golang版本的依赖注入框架,它使得golang通过可重用、可组合的模块化来构建golang应用程序变得非常容易,可直接在项目中添加以下内容即可体验Fx效果。

Fx是通过使用依赖注入的方式替换了全局通过手动方式来连接不同函数调用的复杂度,也不同于其他的依赖注入方式,Fx能够像普通golang函数去使用,而不需要通过使用struct标签或内嵌特定类型。这样使得Fx能够在很多go的包中很好的使用。

接下来会提供一些Fx的简单demo,并说明其中的一些定义。

1、一般步骤

大致的使用步骤就如下。下面会给出一些完整的demo

2、简单demo

将io.reader与具体实现类关联起来

输出:

3、使用struct参数

前面的使用方式一旦需要进行注入的类型过多,可以通过struct参数方式来解决

输出

如果通过Provide提供构造函数是生成相同类型会有什么问题?换句话也就是相同类型拥有多个值呢?

下面两种方式就是来解决这样的问题。

4、使用struct参数+Name标签

在Fx未使用Name或Group标签时不允许存在多个相同类型的构造函数,一旦存在会触发panic。

输出

上面通过Name标签即可完成在Fx容器注入相同类型

5、使用struct参数+Group标签

使用group标签同样也能完成上面的功能

输出

基本上Fx简单应用在上面的例子也做了简单讲解

1、Annotated(位于annotated.go文件) 主要用于采用annotated的方式,提供Provide注入类型

源码中Name和Group两个字段与前面提到的Name标签和Group标签是一样的,只能选其一使用

2、App(位于app.go文件) 提供注入对象具体的容器、LiftCycle、容器的启动及停止、类型变量及实现类注入和两者映射等操作

至于Provide和Populate的源码相对比较简单易懂在这里不在描述

具体源码

3、Extract(位于extract.go文件)

主要用于在application启动初始化过程通过依赖注入的方式将容器中的变量值来填充给定的struct,其中target必须是指向struct的指针,并且只能填充可导出的字段(golang只能通过反射修改可导出并且可寻址的字段),Extract将被Populate代替。 具体源码

4、其他

诸如Populate是用来替换Extract的,而LiftCycle和inout.go涉及内容比较多后续会单独提供专属文件说明。

在Fx中提供的构造函数都是惰性调用,可以通过invocations在application启动来完成一些必要的初始化工作:fx.Invoke(function); 通过也可以按需自定义实现LiftCycle的Hook对应的OnStart和OnStop用来完成手动启动容器和关闭,来满足一些自己实际的业务需求。

Fx框架源码解析

主要包括app.go、lifecycle.go、annotated.go、populate.go、inout.go、shutdown.go、extract.go(可以忽略,了解populate.go)以及辅助的internal中的fxlog、fxreflect、lifecycle

为什么要学习Golang?

Go语言其实是Golanguage的简称,Go(又称 Golang)是 Google 的 Robert Griesemer,Rob Pike 及 Ken Thompson 开发的一种静态强类型、编译并发型语言。Go 语言语法与 C 相近,但功能上有:内存安全,GC(垃圾回收),结构形态及 CSP-style 并发计算。该语言的吉祥物为金花鼠(gordon),

金花鼠(gordon)

Go 语言特色——简洁、快速、安全、并行、有趣、开源、内存管理、数组安全、编译迅速

Go 语言用途:Go 语言被设计成一门应用于搭载 Web 服务器,存储集群或类似用途的巨型中央服务器的系统编程语言。对于高性能分布式系统领域而言,Go 语言无疑比大多数其它语言有着更高的开发效率。它提供了海量并行的支持,这对于游戏服务端的开发而言是再好不过了。

C/C++的问题:开发效率低,对开发者要求高;libc只向后兼容,运维难度偏大。

Lua/Python的问题:动态语言,缺少编译过程,低级错误频出;缺少有效的性能分析及调试工具。

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【golang详解】go语言GMP(GPM)原理和调度

Goroutine调度是一个很复杂的机制,下面尝试用简单的语言描述一下Goroutine调度机制,想要对其有更深入的了解可以去研读一下源码。

首先介绍一下GMP什么意思:

G ----------- goroutine: 即Go协程,每个go关键字都会创建一个协程。

M ---------- thread内核级线程,所有的G都要放在M上才能运行。

P ----------- processor处理器,调度G到M上,其维护了一个队列,存储了所有需要它来调度的G。

Goroutine 调度器P和 OS 调度器是通过 M 结合起来的,每个 M 都代表了 1 个内核线程,OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行

模型图:

避免频繁的创建、销毁线程,而是对线程的复用。

1)work stealing机制

  当本线程无可运行的G时,尝试从其他线程绑定的P偷取G,而不是销毁线程。

2)hand off机制

  当本线程M0因为G0进行系统调用阻塞时,线程释放绑定的P,把P转移给其他空闲的线程执行。进而某个空闲的M1获取P,继续执行P队列中剩下的G。而M0由于陷入系统调用而进被阻塞,M1接替M0的工作,只要P不空闲,就可以保证充分利用CPU。M1的来源有可能是M的缓存池,也可能是新建的。当G0系统调用结束后,根据M0是否能获取到P,将会将G0做不同的处理:

如果有空闲的P,则获取一个P,继续执行G0。

如果没有空闲的P,则将G0放入全局队列,等待被其他的P调度。然后M0将进入缓存池睡眠。

如下图

GOMAXPROCS设置P的数量,最多有GOMAXPROCS个线程分布在多个CPU上同时运行

在Go中一个goroutine最多占用CPU 10ms,防止其他goroutine被饿死。

具体可以去看另一篇文章

【Golang详解】go语言调度机制 抢占式调度

当创建一个新的G之后优先加入本地队列,如果本地队列满了,会将本地队列的G移动到全局队列里面,当M执行work stealing从其他P偷不到G时,它可以从全局G队列获取G。

协程经历过程

我们创建一个协程 go func()经历过程如下图:

说明:

这里有两个存储G的队列,一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中,如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中;处理器本地队列是一个使用数组构成的环形链表,它最多可以存储 256 个待执行任务。

G只能运行在M中,一个M必须持有一个P,M与P是1:1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行,如果P的本地队列为空,就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行;

一个M调度G执行的过程是一个循环机制;会一直从本地队列或全局队列中获取G

上面说到P的个数默认等于CPU核数,每个M必须持有一个P才可以执行G,一般情况下M的个数会略大于P的个数,这多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。类似线程池,Go也提供一个M的池子,需要时从池子中获取,用完放回池子,不够用时就再创建一个。

work-stealing调度算法:当M执行完了当前P的本地队列队列里的所有G后,P也不会就这么在那躺尸啥都不干,它会先尝试从全局队列队列寻找G来执行,如果全局队列为空,它会随机挑选另外一个P,从它的队列里中拿走一半的G到自己的队列中执行。

如果一切正常,调度器会以上述的那种方式顺畅地运行,但这个世界没这么美好,总有意外发生,以下分析goroutine在两种例外情况下的行为。

Go runtime会在下面的goroutine被阻塞的情况下运行另外一个goroutine:

用户态阻塞/唤醒

当goroutine因为channel操作或者network I/O而阻塞时(实际上golang已经用netpoller实现了goroutine网络I/O阻塞不会导致M被阻塞,仅阻塞G,这里仅仅是举个栗子),对应的G会被放置到某个wait队列(如channel的waitq),该G的状态由_Gruning变为_Gwaitting,而M会跳过该G尝试获取并执行下一个G,如果此时没有可运行的G供M运行,那么M将解绑P,并进入sleep状态;当阻塞的G被另一端的G2唤醒时(比如channel的可读/写通知),G被标记为,尝试加入G2所在P的runnext(runnext是线程下一个需要执行的 Goroutine。), 然后再是P的本地队列和全局队列。

系统调用阻塞

当M执行某一个G时候如果发生了阻塞操作,M会阻塞,如果当前有一些G在执行,调度器会把这个线程M从P中摘除,然后再创建一个新的操作系统的线程(如果有空闲的线程可用就复用空闲线程)来服务于这个P。当M系统调用结束时候,这个G会尝试获取一个空闲的P执行,并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P,那么这个线程M变成休眠状态, 加入到空闲线程中,然后这个G会被放入全局队列中。

队列轮转

可见每个P维护着一个包含G的队列,不考虑G进入系统调用或IO操作的情况下,P周期性的将G调度到M中执行,执行一小段时间,将上下文保存下来,然后将G放到队列尾部,然后从队列中重新取出一个G进行调度。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,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G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,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G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

M0

M0是启动程序后的编号为0的主线程,这个M对应的实例会在全局变量rutime.m0中,不需要在heap上分配,M0负责执行初始化操作和启动第一个G,在之后M0就和其他的M一样了

G0

G0是每次启动一个M都会第一个创建的goroutine,G0仅用于负责调度G,G0不指向任何可执行的函数,每个M都会有一个自己的G0,在调度或系统调用时会使用G0的栈空间,全局变量的G0是M0的G0

一个G由于调度被中断,此后如何恢复?

中断的时候将寄存器里的栈信息,保存到自己的G对象里面。当再次轮到自己执行时,将自己保存的栈信息复制到寄存器里面,这样就接着上次之后运行了。

我这里只是根据自己的理解进行了简单的介绍,想要详细了解有关GMP的底层原理可以去看Go调度器 G-P-M 模型的设计者的文档或直接看源码

参考: ()

()

golang内存扩容

一般来说当内存空间span不足时,需要进行扩容。而在扩容前需要将当前没有剩余空间的内存块相关状态解除,以便后续的垃圾回收期能够进行扫描和回收,接着在从中间部件(central)提取新的内存块放回数组中。

需要注意由于中间部件有scan和noscan两种类型,则申请的内存空间最终获取的可能是其两倍,并由heap堆进行统一管理。中间部件central是通过两个链表来管理其分配的所有内存块:

1、empty代表“无法使用”状态,没有剩余的空间或被移交给缓存的内存块

2、noempty代表剩余的空间,并这些内存块能够提供服务

由于golang垃圾回收器使用的累增计数器(heap.sweepgen)来表达代龄的:

从上面内容可以看到每次进行清理操作时 该计数器 +2

再来看下mcentral的构成

当通过mcentral进行空间span获取时,第一步需要到noempty列表检查剩余空间的内存块,这里面有一点需要说明主要是垃圾回收器的扫描过程和清理过程是同时进行的,那么为了获取更多的可用空间,则会在将分配的内存块移交给cache部件前,先完成清理的操作。第二步当noempty没有返回时,则需要检查下empty列表(由于empty里的内存块有可能已被标记为垃圾,这样可以直接清理,对应的空间则可直接使用了)。第三步若是noempty和empty都没有申请到,这时需要堆进行申请内存的

通过上面的源码也可以看到中间部件central自身扩容操作与大对象内存分配差不多类似。

在golang中将长度小于16bytes的对象称为微小对象(tiny),最常见的就是小字符串,一般会将这些微小对象组合起来,并用单块内存存储,这样能够有效的减少内存浪费。

当微小对象需要分配空间span,首先缓存部件会按指定的规格(tiny size class)取出一块内存,若容量不足,则重新提取一块;前面也提到会将微小对象进行组合,而这些组合的微小对象是不能包含指针的,因为垃圾回收的原因,一般都是当前存储单元里所有的微小对象都不可达时,才会将该块内存进行回收。

而当从缓冲部件cache中获取空间span时, 是通过偏移位置(tinyoffset)先来判断剩余空间是否满足需求。若是可以的话则以此计算并返回内存地址;若是空间不足,则提取新的内存块,直接返回起始地址便可; 最后在对比新旧两块内存,空间大的那块则会被保留。