Go基础

1、panic与defer

defer会采用头插形成一个链表,从而达成类似于栈的执行效果,即越后面的defer越先执行
panic则是尾插,达成类似于链表的执行效果,即按先来先执行的逻辑来执行panic

程序如果正常执行失败,触发panic语句,panic执行时会执行defer语句,此时defer对应的结构体内会标记这个panic,防止defer执行时遇到panic导致再次执行自己,导致死循环。

同时,需要注意,defer是在return之前执行的,具体的过程是先给返回值赋值,然后执行defer,最后函数返回,所以defer可能会更改返回值。

eg:

func f() (result int) {
    //return语句不是一条原子调用,return xxx其实是赋值+ret指令
     defer func() { //defer被插入到return之前执行,也就是赋返回值和ret指令之间
         result++
     }()
     return 0
}
//相当于 result = 0;result++;ret,因为result是提前定义好的返回值,类似于作为一个参数传入,
//所以会更改返回值,结果是1
func f() (r int) {
     t := 5
     defer func() {        //defer被插入到赋值与返回之间执行,这个例子中返回值r没被修改过
         t = t + 5
     }
     return t       //空的return指令
}
//这个defer就不会更改返回值,返回值是提前定义好的r,所以返回的地方类似于:
// t := 5;r = t;t=t+5;return,defer部分的逻辑只改动了局部变量t的值,没有改动返回值r的

2、string

go中string包含两部分,一个为指向[]byte的指针,一个为该字符串的字节长度。而且go的string也是final不变的,每次对string的改动并不会更改原字符串,而是会创建新的字符串。

3、slice

slice是一个结构体,包含3部分,指向数组第一个元素位置的指针(未分配数据时为nil )、切片的目前的长度(len)、切片的总容量(cap)。其中,长度是下标操作的上界。

往切片中append元素,会造成切片自动扩容,若当前切片大小小于1024,按2倍扩容,大于1024,按当前的1/4扩容,若添加元素的数目使得新的切片大小是原大小的两倍以上,则直接扩容至新大小

而且往切片中添加元素时,若切片当前的大小len < 容量cap,那么指向数组的指针是不变的,此时往切片中添加元素,会造成数组中元素的变动。当添加元素使得len > cap 时,go会复制数组,并扩容然后重新赋给切片的指针。

获取slice数据的内存地址:

s := make([]byte, 1024)
ptr := unsafe.Pointer(&s[0])

将一块内存地址转换为[]byte:

var ptr unsafe.Pointer
s := ((*[1<<10]byte)(ptr))[:200]
//或者也可以使用reflect.SliceHeader

4、map

map为一个指针,指向一个hmap结构体,其中包含一个*Bucket数组,用于指向存储元素的Bucket。

map每次扩容如果是因为负载而扩容(即溢出桶没使用超标,但是Bucket用的较多),那么会增大为原来的2倍。如果负载因子没有超过阈值,但是溢出桶使用过多,那么会触发等量扩容。当桶的数目小于2^15的时候,此时溢出桶数目超过常规桶,那么就算溢出桶超标,当常规桶大于2 ^15,那么溢出桶大于该值就算超标。

等量扩容常规桶的数量不变,那么有什么作用呢?
首先,溢出桶使用过多的情况在于大量的kv被删除,但是新加入的元素会加入溢出桶,而不会覆盖空闲的空间。扩容会导致所有元素重新分配,会使得溢出桶中的元素分配到常规桶中,使得空间利用更加紧凑。

Bucket也是一个结构体,包含一个uint8的数组,存储hash值的高8位,该数组可以存储8个元素,所以每个Bucket可以存有8个KV键值对。一个指向下Bucket的指针,用于存储溢出8个的元素,两个byte数组存储数据,其中 key 存储在一个数组中,value存储在另一个数组中,依靠index来一一对应。

Bucket的结构如下图:
在这里插入图片描述

5、make & new

  • make:用法 make(T,args),返回一个T
  • new:用法 new(T),返回一个*T

6、nil

go语言中如果只声明某些类型的变量,却不赋值或者初始化,那么该变量为nil。包括:指针、函数、借口、slice、channel、map

7、go关键字

go关键字可以开启一个协程,底层使用的是runtime.newproc(size,f,args),size为参数占用的空间大小,f 为要调用的函数,args为 f 的参数。

每次协程获得cpu进行执行的时候会先进行检测,查看当前栈的大小是否足够,如果不足,则会暂停执行,通过go的运行时库获取一个新的足够大的栈空间,将旧的内容拷贝到新栈中,然后恢复函数执行。栈的收缩则是在垃圾回收的过程中实现的,当检测到栈只使用了1/4不到时,栈缩小为原来的1/2.

8、闭包

闭包是由函数及其相关环境组合而成的实体,即:闭包 = 函数 + 环境

闭包底层实现为一个结构体,该结构体包含函数f和对应的环境中的变量,每次调用函数传入的是该环境中的变量。

9、interface

interface底层实现是一个结构体,包含两个成员,其中一个指向具体数据的指针,另一个包含类型信息。

空接口对应的结构体是Eface
带方法的接口对应的结构体是Iface

10、channel

Go程序的执行流程

Go程序调度

  • G:每个G表示一个goroutine
  • M:表示一个OS管理的线程,M结构体中包含多个指向G的指针,其中curg表示当前正在运行的G;g0表示具有调度栈的G,普通的goroutine使用堆上内存作为自己的栈,g0则是使用M所表示的物理现线程的栈;lockedg是在某些情况,将G锁定在M内部,让其不会切换到其他M中。
  • P:表示Go代码执行所需要的资源,持有一个G的本地队列,但最多只能存放256个G,新创建G会优先放入P的本地队列,如果本地队列已满,则放入全局队列
  • 全局队列:存放等待执行的G,空闲的M绑定的P的本地队列没有待执行的G的时候,会先从全局队列中取(需要加锁),如果全局队列为空,则从其他的P的本地队列中偷取G。

在这里插入图片描述
当一个M执行G的时候进行系统调用阻塞时,会创建一个新的M或者从M队列中唤醒一个沉睡的M接管阻塞M的P,然后去执行下一个G,将阻塞的M和G绑定等待,如下图:

在这里插入图片描述
M1进入阻塞后,唤醒M3,将P和M3绑定,执行G2:

在这里插入图片描述

M0 & G0

M0是启动程序后的主线程,负责执行初始化操作和启动第一个G,之后和其他M一样。
每个M都持有一个G0,仅负责调度,也不使用堆来分配栈空间,而是使用执行G0的M的物理线程的栈空间。在进行G调度的时候,M先执行G0的逻辑,由G0选择一个G进行执行。

创建协程的过程

协程的生命周期

Tips

  • M应该表示为内核级线程,即由OS调度管理的线程,而不是内核线程,内核线程是指那些只运行在内核态的线程。同理,用户线程是指运行在用户态的线程,但如果是通过系统调用创建的,那也同时属于内核级线程。
  • 用户级线程则是不通过OS来调度管理的,比如go里的G,它就属于用户级线程
  • 一个G创建另一个G的时候,新创建的G优先放入当前P的本地队列中

序列化问题

todo
在这里插入图片描述
go的string强转[]byte会发生什么?为什么两者的二进制不同?
示例代码:

func main() {
	//UTSTest()
	aa := "hello"
	for i := range aa {
		fmt.Printf("%b", i)
		println()
	}
	println()
	//hello的byte数组
	a := []byte(aa)
	fmt.Printf("%v", a)
	println()
	b := string(a)
	println(b)
	//序列化hello
	marshal, _ := json.Marshal(aa)
	var c string
	err := json.Unmarshal(marshal, &c)
	if err != nil {
		return
	}
	println(c)

	//序列化 hello byte数组
	bytes, _ := json.Marshal(a)
	var d string
	err = json.Unmarshal(bytes, &d)
	if err != nil {
		return
	}
	println(d)
}


输出:
0
1
10
11
100

[104 101 108 108 111]
hello
hello
aGVsbG8=