go語言列隊(duì) golang消息隊(duì)列

為什么要使用 Go 語言，Go 語言的優(yōu)勢(shì)在哪里

已經(jīng)有好多程序員都把Go語言描述為是一種所見即所得(WYSIWYG)的編程語言。這是說，代碼要做的事和它在字面上表達(dá)的意思是完全一致的。在這些新語言中，包含D，Go，Rust和Vala語言，Go曾一度出現(xiàn)在TIOBE的排行榜上面。與其他新語言相比，Go的魅力明顯要大很多。Go的成熟特征會(huì)得到許多開發(fā)者的欣賞，而不僅僅是因?yàn)槠淇浯笃湓~的曝光度。下面我們來一起探討一下谷歌開發(fā)的Go語言以及談?wù)凣o為什么會(huì)吸引眾多開發(fā)者：快速簡單的編譯 Go編譯速度很快，如此快速的編譯使它很容易作為腳本語言使用。關(guān)于編譯速度快主要有以下幾個(gè)原因：首先，Go不使用頭文件；其次如果一個(gè)模塊是依賴A的，這反過來又取決于B，在A里面的需求改變只需重新編譯原始模塊和與A相依賴的地方；最后，對(duì)象模塊里面包含了足夠的依賴關(guān)系信息，所以編譯器不需要重新創(chuàng)建文件。你只需要簡單地編譯主模塊，項(xiàng)目中需要的其他部分就會(huì)自動(dòng)編譯，很酷，是不是？通過返回?cái)?shù)值列表來處理錯(cuò)誤信息目前，在本地語言里面處理錯(cuò)誤的方式主要有兩種：直接返回代碼或者拋異常。這兩種都不是最理想的處理方式。其中返回代碼是非常令人沮喪的，因?yàn)榉祷氐腻e(cuò)誤代碼經(jīng)常與從函數(shù)中返回的數(shù)據(jù)相沖突。Go允許函數(shù)返回多個(gè)值來解決這個(gè)問題。這個(gè)從函數(shù)里面返回的值，可以用來檢查定義的類型是否正確并且可以隨時(shí)隨地對(duì)函數(shù)的返回值進(jìn)行檢查。如果你對(duì)錯(cuò)誤值不關(guān)心，你可以不必檢查。在這兩種情況下，常規(guī)的返回值都是可用的。簡化的成分（優(yōu)先于繼承）通過使用接口，類型是有資格成為對(duì)象中一員的，就像Java指定行為一樣。例如在標(biāo)準(zhǔn)庫里面的IO包，定義一個(gè)Writer來指定一個(gè)方法，一個(gè)Writer函數(shù)，其中輸入?yún)?shù)是字節(jié)數(shù)組并且返回整數(shù)類型值或者錯(cuò)誤類型。任何類型實(shí)現(xiàn)一個(gè)帶有相同簽名的Writer方法是對(duì)IO的完全實(shí)現(xiàn)，Writer接口。這種是解耦代碼而不是優(yōu)雅。它還簡化了模擬對(duì)象來進(jìn)行單元測試。例如你想在數(shù)據(jù)庫對(duì)象中測試一個(gè)方法，在標(biāo)準(zhǔn)語言中，你通常需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)象，并且需要進(jìn)行大量的初始化和協(xié)議來模擬對(duì)象。在Go里面，如果該方法需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，你可以創(chuàng)建任何對(duì)該接口有用的對(duì)象，所以，你創(chuàng)建了MockDatabase，這是很小的對(duì)象，只實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)需要運(yùn)行和模擬的接口——沒有構(gòu)造函數(shù)，沒有附件功能，只是一些方法。簡化的并發(fā)性相對(duì)于其他語言，并發(fā)性在Go里面顯得更加容易。把‘go’關(guān)鍵字放在任意函數(shù)前面然后那個(gè)函數(shù)就會(huì)在其go-routine自動(dòng)運(yùn)行（一個(gè)很輕的線程）。go-routines是通過通道進(jìn)行交流并且基本上封鎖了所有的隊(duì)列消息。普通工具對(duì)相互排斥是有用，但是Go通過使用通道來踢掉并發(fā)性任務(wù)和坐標(biāo)更加容易。優(yōu)秀的錯(cuò)誤消息所有與Go相似的語言，自身作出的診斷都是無法與Go相媲美的。例如，一個(gè)死鎖程序，在Go運(yùn)行時(shí)會(huì)通知你目前哪個(gè)線程導(dǎo)致了這種死鎖。編譯的錯(cuò)誤信息是非常詳細(xì)全面和有用的。其他這里還有許多其他吸引人的地方，下面就一概而過的介紹一下，比如高階函數(shù)、垃圾回收、哈希映射和可擴(kuò)展的數(shù)組內(nèi)置語言（部分語言語法，而不是作為一個(gè)庫）等等。當(dāng)然，Go并不是完美無瑕。在工具方面還有些不成熟的地方和用戶社區(qū)較小等，但是隨著谷歌語言的不斷發(fā)展，肯定會(huì)有整治措施出來。盡管許多語言，尤其是D、Rust和Vala旨在簡化C++并且對(duì)其進(jìn)行簡化，但它們給人的感覺仍是“C++看上去要更好”。

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【Go語言的優(yōu)勢(shì)】

可直接編譯成機(jī)器碼，不依賴其他庫，glibc的版本有一定要求，部署就是扔一個(gè)文件上去就完成了。

靜態(tài)類型語言，但是有動(dòng)態(tài)語言的感覺，靜態(tài)類型的語言就是可以在編譯的時(shí)候檢查出來隱藏的大多數(shù)問題，動(dòng)態(tài)語言的感覺就是有很多的包可以使用，寫起來的效率很高。

語言層面支持并發(fā)，這個(gè)就是Go最大的特色，天生的支持并發(fā)，我曾經(jīng)說過一句話，天生的基因和整容是有區(qū)別的，大家一樣美麗，但是你喜歡整容的還是天生基因的美麗呢？Go就是基因里面支持的并發(fā)，可以充分的利用多核，很容易的使用并發(fā)。

內(nèi)置runtime，支持垃圾回收，這屬于動(dòng)態(tài)語言的特性之一吧，雖然目前來說GC不算完美，但是足以應(yīng)付我們所能遇到的大多數(shù)情況，特別是Go1.1之后的GC。

簡單易學(xué)，Go語言的作者都有C的基因，那么Go自然而然就有了C的基因，那么Go關(guān)鍵字是25個(gè)，但是表達(dá)能力很強(qiáng)大，幾乎支持大多數(shù)你在其他語言見過的特性：繼承、重載、對(duì)象等。

豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫，Go目前已經(jīng)內(nèi)置了大量的庫，特別是網(wǎng)絡(luò)庫非常強(qiáng)大，我最愛的也是這部分。

內(nèi)置強(qiáng)大的工具，Go語言里面內(nèi)置了很多工具鏈，最好的應(yīng)該是gofmt工具，自動(dòng)化格式化代碼，能夠讓團(tuán)隊(duì)review變得如此的簡單，代碼格式一模一樣，想不一樣都很困難。

跨平臺(tái)編譯，如果你寫的Go代碼不包含cgo，那么就可以做到window系統(tǒng)編譯linux的應(yīng)用，如何做到的呢？Go引用了plan9的代碼，這就是不依賴系統(tǒng)的信息。

內(nèi)嵌C支持，前面說了作者是C的作者，所以Go里面也可以直接包含c代碼，利用現(xiàn)有的豐富的C庫。

【golang詳解】go語言GMP(GPM)原理和調(diào)度

Goroutine調(diào)度是一個(gè)很復(fù)雜的機(jī)制，下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調(diào)度機(jī)制，想要對(duì)其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

首先介紹一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go協(xié)程，每個(gè)go關(guān)鍵字都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程。

M ---------- thread內(nèi)核級(jí)線程，所有的G都要放在M上才能運(yùn)行。

P ----------- processor處理器，調(diào)度G到M上，其維護(hù)了一個(gè)隊(duì)列，存儲(chǔ)了所有需要它來調(diào)度的G。

Goroutine 調(diào)度器P和 OS 調(diào)度器是通過 M 結(jié)合起來的，每個(gè) M 都代表了 1 個(gè)內(nèi)核線程，OS 調(diào)度器負(fù)責(zé)把內(nèi)核線程分配到 CPU 的核上執(zhí)行

模型圖：

避免頻繁的創(chuàng)建、銷毀線程，而是對(duì)線程的復(fù)用。

1）work stealing機(jī)制

當(dāng)本線程無可運(yùn)行的G時(shí)，嘗試從其他線程綁定的P偷取G，而不是銷毀線程。

2）hand off機(jī)制

當(dāng)本線程M0因?yàn)镚0進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用阻塞時(shí)，線程釋放綁定的P，把P轉(zhuǎn)移給其他空閑的線程執(zhí)行。進(jìn)而某個(gè)空閑的M1獲取P，繼續(xù)執(zhí)行P隊(duì)列中剩下的G。而M0由于陷入系統(tǒng)調(diào)用而進(jìn)被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閑，就可以保證充分利用CPU。M1的來源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當(dāng)G0系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后，根據(jù)M0是否能獲取到P，將會(huì)將G0做不同的處理：

如果有空閑的P，則獲取一個(gè)P，繼續(xù)執(zhí)行G0。

如果沒有空閑的P，則將G0放入全局隊(duì)列，等待被其他的P調(diào)度。然后M0將進(jìn)入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設(shè)置P的數(shù)量，最多有GOMAXPROCS個(gè)線程分布在多個(gè)CPU上同時(shí)運(yùn)行

在Go中一個(gè)goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語言調(diào)度機(jī)制搶占式調(diào)度

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新的G之后優(yōu)先加入本地隊(duì)列，如果本地隊(duì)列滿了，會(huì)將本地隊(duì)列的G移動(dòng)到全局隊(duì)列里面，當(dāng)M執(zhí)行work stealing從其他P偷不到G時(shí)，它可以從全局G隊(duì)列獲取G。

協(xié)程經(jīng)歷過程

我們創(chuàng)建一個(gè)協(xié)程 go func()經(jīng)歷過程如下圖：

說明：

這里有兩個(gè)存儲(chǔ)G的隊(duì)列，一個(gè)是局部調(diào)度器P的本地隊(duì)列、一個(gè)是全局G隊(duì)列。新創(chuàng)建的G會(huì)先保存在P的本地隊(duì)列中，如果P的本地隊(duì)列已經(jīng)滿了就會(huì)保存在全局的隊(duì)列中；處理器本地隊(duì)列是一個(gè)使用數(shù)組構(gòu)成的環(huán)形鏈表，它最多可以存儲(chǔ) 256 個(gè)待執(zhí)行任務(wù)。

G只能運(yùn)行在M中，一個(gè)M必須持有一個(gè)P，M與P是1：1的關(guān)系。M會(huì)從P的本地隊(duì)列彈出一個(gè)可執(zhí)行狀態(tài)的G來執(zhí)行，如果P的本地隊(duì)列為空，就會(huì)想其他的MP組合偷取一個(gè)可執(zhí)行的G來執(zhí)行；

一個(gè)M調(diào)度G執(zhí)行的過程是一個(gè)循環(huán)機(jī)制；會(huì)一直從本地隊(duì)列或全局隊(duì)列中獲取G

上面說到P的個(gè)數(shù)默認(rèn)等于CPU核數(shù)，每個(gè)M必須持有一個(gè)P才可以執(zhí)行G，一般情況下M的個(gè)數(shù)會(huì)略大于P的個(gè)數(shù)，這多出來的M將會(huì)在G產(chǎn)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)發(fā)揮作用。類似線程池，Go也提供一個(gè)M的池子，需要時(shí)從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時(shí)就再創(chuàng)建一個(gè)。

work-stealing調(diào)度算法：當(dāng)M執(zhí)行完了當(dāng)前P的本地隊(duì)列隊(duì)列里的所有G后，P也不會(huì)就這么在那躺尸啥都不干，它會(huì)先嘗試從全局隊(duì)列隊(duì)列尋找G來執(zhí)行，如果全局隊(duì)列為空，它會(huì)隨機(jī)挑選另外一個(gè)P，從它的隊(duì)列里中拿走一半的G到自己的隊(duì)列中執(zhí)行。

如果一切正常，調(diào)度器會(huì)以上述的那種方式順暢地運(yùn)行，但這個(gè)世界沒這么美好，總有意外發(fā)生，以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會(huì)在下面的goroutine被阻塞的情況下運(yùn)行另外一個(gè)goroutine：

用戶態(tài)阻塞/喚醒

當(dāng)goroutine因?yàn)閏hannel操作或者network I/O而阻塞時(shí)（實(shí)際上golang已經(jīng)用netpoller實(shí)現(xiàn)了goroutine網(wǎng)絡(luò)I/O阻塞不會(huì)導(dǎo)致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個(gè)栗子），對(duì)應(yīng)的G會(huì)被放置到某個(gè)wait隊(duì)列(如channel的waitq)，該G的狀態(tài)由_Gruning變?yōu)開Gwaitting，而M會(huì)跳過該G嘗試獲取并執(zhí)行下一個(gè)G，如果此時(shí)沒有可運(yùn)行的G供M運(yùn)行，那么M將解綁P，并進(jìn)入sleep狀態(tài)；當(dāng)阻塞的G被另一端的G2喚醒時(shí)（比如channel的可讀/寫通知），G被標(biāo)記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個(gè)需要執(zhí)行的 Goroutine。），然后再是P的本地隊(duì)列和全局隊(duì)列。

系統(tǒng)調(diào)用阻塞

當(dāng)M執(zhí)行某一個(gè)G時(shí)候如果發(fā)生了阻塞操作，M會(huì)阻塞，如果當(dāng)前有一些G在執(zhí)行，調(diào)度器會(huì)把這個(gè)線程M從P中摘除，然后再創(chuàng)建一個(gè)新的操作系統(tǒng)的線程(如果有空閑的線程可用就復(fù)用空閑線程)來服務(wù)于這個(gè)P。當(dāng)M系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束時(shí)候，這個(gè)G會(huì)嘗試獲取一個(gè)空閑的P執(zhí)行，并放入到這個(gè)P的本地隊(duì)列。如果獲取不到P，那么這個(gè)線程M變成休眠狀態(tài)，加入到空閑線程中，然后這個(gè)G會(huì)被放入全局隊(duì)列中。

隊(duì)列輪轉(zhuǎn)

可見每個(gè)P維護(hù)著一個(gè)包含G的隊(duì)列，不考慮G進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)用或IO操作的情況下，P周期性的將G調(diào)度到M中執(zhí)行，執(zhí)行一小段時(shí)間，將上下文保存下來，然后將G放到隊(duì)列尾部，然后從隊(duì)列中重新取出一個(gè)G進(jìn)行調(diào)度。

除了每個(gè)P維護(hù)的G隊(duì)列以外，還有一個(gè)全局的隊(duì)列，每個(gè)P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列中是否有G待運(yùn)行并將其調(diào)度到M中執(zhí)行，全局隊(duì)列中G的來源，主要有從系統(tǒng)調(diào)用中恢復(fù)的G。之所以P會(huì)周期性地查看全局隊(duì)列，也是為了防止全局隊(duì)列中的G被餓死。

M0是啟動(dòng)程序后的編號(hào)為0的主線程，這個(gè)M對(duì)應(yīng)的實(shí)例會(huì)在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化操作和啟動(dòng)第一個(gè)G，在之后M0就和其他的M一樣了

G0是每次啟動(dòng)一個(gè)M都會(huì)第一個(gè)創(chuàng)建的goroutine，G0僅用于負(fù)責(zé)調(diào)度G，G0不指向任何可執(zhí)行的函數(shù)，每個(gè)M都會(huì)有一個(gè)自己的G0，在調(diào)度或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)會(huì)使用G0的棧空間，全局變量的G0是M0的G0

一個(gè)G由于調(diào)度被中斷，此后如何恢復(fù)？

中斷的時(shí)候?qū)⒓拇嫫骼锏臈Ｐ畔?，保存到自己的G對(duì)象里面。當(dāng)再次輪到自己執(zhí)行時(shí)，將自己保存的棧信息復(fù)制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運(yùn)行了。

我這里只是根據(jù)自己的理解進(jìn)行了簡單的介紹，想要詳細(xì)了解有關(guān)GMP的底層原理可以去看Go調(diào)度器 G-P-M 模型的設(shè)計(jì)者的文檔或直接看源碼

參考： ()

()

go語言循環(huán)隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)

隊(duì)列的概念在順序隊(duì)列中，而使用循環(huán)隊(duì)列的目的主要是規(guī)避假溢出造成的空間浪費(fèi)，在使用循環(huán)隊(duì)列處理假溢出時(shí)，主要有三種解決方案

本文提供后兩種解決方案。

順序隊(duì)和循環(huán)隊(duì)列是一種特殊的線性表，與順序棧類似，都是使用一組地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存放自隊(duì)頭到隊(duì)尾的數(shù)據(jù)元素，同時(shí)附設(shè)隊(duì)頭(front)和隊(duì)尾(rear)兩個(gè)指針，但我們要明白一點(diǎn)，這個(gè)指針并不是指針變量，而是用來表示數(shù)組當(dāng)中元素下標(biāo)的位置。

本文使用切片來完成的循環(huán)隊(duì)列，由于一開始使用三個(gè)參數(shù)的make關(guān)鍵字創(chuàng)建切片，在輸出的結(jié)果中不包含nil值(看起來很舒服)，而且在驗(yàn)證的過程中發(fā)現(xiàn)使用append()函數(shù)時(shí)切片內(nèi)置的cap會(huì)發(fā)生變化，在消除了種種障礙后得到了一個(gè)四不像的循環(huán)隊(duì)列，即設(shè)置的指針是順序隊(duì)列的指針，但實(shí)際上進(jìn)行的操作是順序隊(duì)列的操作。最后是對(duì)make()函數(shù)和append()函數(shù)的一些使用體驗(yàn)和小結(jié)，隊(duì)列的應(yīng)用放在鏈隊(duì)好了。

官方描述(片段)

即切片是一個(gè)抽象層，底層是對(duì)數(shù)組的引用。

當(dāng)我們使用

構(gòu)建出來的切片的每個(gè)位置的值都被賦為interface類型的初始值nil，但是nil值也是有大小的。

而使用

來進(jìn)行初始化時(shí)，雖然生成的切片中不包含nil值，但是無法通過設(shè)置的指針變量來完成入隊(duì)和出隊(duì)的操作，只能使用append()函數(shù)來進(jìn)行操作

在go語言中，切片是一片連續(xù)的內(nèi)存空間加上長度與容量的標(biāo)識(shí)，比數(shù)組更為常用。使用 append 關(guān)鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作

正是基于此，在使用go語言完成循環(huán)隊(duì)列時(shí)，首先想到的就是使用make(type, len, cap)關(guān)鍵字方式完成切片初始化，然后使用append()函數(shù)來操作該切片，但這一方式出現(xiàn)了很多問題。在使用append()函數(shù)時(shí)，切片的cap可能會(huì)發(fā)生變化，用不好就會(huì)發(fā)生擴(kuò)容或收縮。最終造成的結(jié)果是一個(gè)四不像的結(jié)果，入隊(duì)和出隊(duì)操作變得與指針變量無關(guān)，失去了作為循環(huán)隊(duì)列的意義，用在順序隊(duì)列還算合適。

參考博客：

Go語言中的Nil

Golang之nil

Go 語言設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文名稱：go語言列隊(duì) golang消息隊(duì)列
路徑分享：http://muchs.cn/article14/dohecge.html

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