1.golang源码系列---手把手带你看list实现
2.golang的链表链表对象池sync.pool源码解读
3.golang map 源码解读(8问)
4.Golang sync.Cond 条件变量源码分析
5.golang之map详解 - 基础数据结构
6.彻底理解Golang Map
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,源码无需遍历获取长度,介绍链表节点额外设指针指向链表,链表链表方便信息获取。源码
创建双向链表使用`list.New`函数,介绍清河站源码初始化链表。链表链表
`Init`方法可初始化或清空链表,源码链表结构内含占位头结点。介绍
`Len`方法返回链表长度,链表链表由结构体字段存储,源码无需遍历。介绍
`Front`与`Back`分别获取头结点和尾结点。链表链表
`InsertBefore`与`InsertAfter`方法在指定节点前后插入新节点,源码底层调用`insertValue`实现。介绍
`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。
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paintnet源码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 map 源码解读(8问)
map底层数据结构为hmap,包含以下几个关键部分:
1. buckets - 指向桶数组的指针,存储键值对。
2. count - 记录key的数量。
3. B - 桶的数量的对数值,用于计算增量扩容。
4. noverflow - 溢出桶的数量,用于等量扩容。
5. hash0 - hash随机值,增加hash值的随机性,减少碰撞。
6. oldbuckets - 扩容过程中的旧桶指针,判断桶是否在扩容中。
7. nevacuate - 扩容进度值,小于此值的已经完成扩容。
8. flags - 标记位,用于迭代或写操作时检测并发场景。
每个桶数据结构bmap包含8个key和8个value,以及8个tophash值,vsthost 源码用于第一次比对。
overflow指向下一个桶,桶与桶形成链表存储key-value。
结构示意图在此。
map的初始化分为3种,具体调用的函数根据map的初始长度确定:
1. makemap_small - 当长度不大于8时,只创建hmap,不初始化buckets。
2. makemap - 当长度参数为int时,底层调用makemap。
3. makemap - 初始化hash0,计算对数B,并初始化buckets。
map查询底层调用mapaccess1或mapaccess2,前者无key是否存在的bool值,后者有。
查询过程:计算key的hash值,与低B位取&确定桶位置,获取tophash值,比对tophash,相同则比对key,获得value,否则继续寻找,直至返回0值。
map新增调用mapassign,步骤包括计算hash值,确定桶位置,比对tophash和key值,插入元素。
map的扩容有两种情况:当count/B大于6.5时进行增量扩容,容量翻倍,渐进式完成,每次最多2个bucket;当count/B小于6.5且noverflow大于时进行等量扩容,容量不变,但分配新bucket数组。
map删除元素通过mapdelete实现,查找key,计算hash,找到桶,遍历元素比对tophash和key,alsamixer源码找到后置key,value为nil,修改tophash为1。
map遍历是无序的,依赖mapiterinit和mapiternext,选择一个bucket和offset进行随机遍历。
在迭代过程中,可以通过修改元素的key,value为nil,设置tophash为1来删除元素,不会影响遍历的顺序。
Golang sync.Cond 条件变量源码分析
sync.Cond 是 Golang 标准库 sync 包中一个关键的条件变量类型,用于在多个goroutine间协调等待特定条件。它常用于生产者-消费者模型等场景,确保在某些条件满足后才能继续执行。本文基于 go-1. 源码,深入解析 sync.Cond 的核心机制与用法。
sync.Cond 的基本用法包括创建条件变量、等待唤醒与发送信号。使用时,通常涉及到一个互斥锁(Locker)以确保并发安全性。首先,通过`sync.NewCond(l Locker)`创建条件变量。其次,`cond.Wait()`使当前执行的goroutine等待直到被唤醒,期间会释放锁并暂停执行。`cond.Signal()`和`Broadcast()`用于唤醒等待的goroutine,前者唤醒一个,后者唤醒所有。
在底层实现中,sync.Cond 采用了一种称为 notifyList 的数据结构来管理等待和唤醒过程。notifyList 由一组元素构成,其中`wait`和`notify`表示当前最大ticket值和已唤醒的最大ticket值,而`head`和`tail`则分别代表等待的goroutine链表的头和尾。在`Wait`操作中,每次调用`runtime_notifyListAdd`生成唯一的ticket,并将当前goroutine添加到链表中。当调用`Signal`或`Broadcast`时,会查找并唤醒当前`notify`值对应的等待goroutine,并更新`notify`值。
信号唤醒过程确保了FIFO的顺序,即最早等待的dalo源码goroutine会首先被唤醒。这种机制有效地防止了并发操作下列表的乱序,确保了正确的唤醒顺序,尽管在实际执行中,遍历整个列表的过程在大多数情况下效率较高。
在使用sync.Cond时,需注意避免潜在的死锁风险和错误的唤醒顺序。确保合理管理互斥锁的使用,以及在适当情况下使用`Signal`或`Broadcast`来唤醒等待的goroutine。正确理解和应用sync.Cond,能有效提升并发编程的效率与稳定性。
golang之map详解 - 基础数据结构
在面试场景中,常被询问关于HashMap的底层数据结构和运算原理。本文聚焦于Golang中map对象的底层结构与算法,旨在解析map对象的本质,揭示其高效性能的原因。
Golang中的map采用链式哈希表实现,底层基于哈希算法,结构包括哈希数组、桶与溢出桶链表。每个桶最多存放8个key-value对。
链式哈希表实质由链表构成,各链表对应一个“桶”,元素通过哈希函数(即哈希键)定位至特定桶,随后在链表头部插入。
深入分析map的底层定义,其代码源于Golang开源项目。
核心概念:桶指针指向桶首地址,利用桶首及偏移量可查询所有桶。每个桶承载对应键值。hmap.B=2,桶数组长度为2^B,即4,元素经过哈希运算后定位至特定桶存储。
查找流程类似插入过程,桶内元素通过哈希值定位。
bucket,即哈希桶,实际存储结构包含8对k/v,低8位指示桶位置,高8位指示元素位置。哈希值相同或低位相同元素存储于同一桶。
哈希冲突时,元素存储于桶内的哈希值高位,便于后续匹配。
底层创建时,初始化hmap结构体与足够内存空间A。A前段为哈希数组,后段预留供溢出桶使用。hmap.buckets指向数组首地址,hmap.extra.nextOverflow初始指向内存A后段,即首个预留溢出桶。当冲突需使用新桶时,优先从预留桶链表取用,直至用尽,才考虑申请新空间。
分配溢出桶优先使用预留桶,无需申请新内存。预留桶耗尽则申请新内存。
相关资源:cnblogs.com/JoZSM/archives/,jianshu.com/p/fe,my.oschina.net/renhc/blog/。
彻底理解Golang Map
本文深度解析Golang Map的内部实现原理,从引用类型、结构组成、操作流程、线程安全、哈希冲突等角度展开,帮助读者全面理解Golang Map的核心机制。
Golang Map底层实现基于hmap结构体,由多个bmap(桶)数组组成,每个桶内采用链表结构存储键值对。在每个桶内,通过哈希计算结果的高8位确定键的具体位置,最多可容纳8个键。
Map结构体中还包括mapextra,用于存储不包含指针的键值对,以及overflow字段,用于存放指向额外桶的数据。Map作为引用类型,底层通过指针操作,实现在函数中修改其值。
Map提供三个主要操作:创建、查找与赋值。创建时,可通过`make`函数生成,内部会随机生成哈希种子,计算桶数量,并分配内存。查找与赋值过程涉及哈希计算、桶定位、链表遍历等步骤。赋值时,会触发Map的扩容机制,以提高效率。
Map默认为非线程安全,存在并发写入时可能导致数据错误。为实现线程安全,可采用读写锁或使用`sync.Map`结构体。`sync.Map`提供读写分离的实现,避免了频繁加锁带来的性能损耗。
查找Map时,键经过哈希函数计算后,结果用于确定桶位置。接着在桶内遍历链表,查找对应键值对。查找逻辑优化后,编译器会生成更高效的具体查找函数。
赋值操作中,Map会进行扩容与迁移,以适应数据增长。在迁移过程中,会逐步将数据从旧桶移动到新桶,以保持性能稳定。此外,Map还支持删除操作,通过查找并清除键值对来实现。
触发Map扩容的条件有两个:装载因子超过阈值或overflow桶数量过多。阈值设置为6.5,表示桶已接近满载。扩容时,增加桶的数量,并将原有数据逐步迁移至新桶,以提高查找与插入效率。
整体而言,Golang Map设计简洁高效,通过巧妙的哈希算法与内存管理机制,提供了强大的数据存储与检索能力,同时也为开发者提供了丰富的API进行数据操作。理解其内部实现原理,有助于在实际开发中更好地利用Map特性,解决复杂问题。
golang的panic和recover
通过本篇文章,了解在什么情况下会产生panic,产生panic的代码执行顺序,以及写defer的注意事项,recover是如何做到恢复程序的。
一、panic和defer结构
在简化后的goroutine结构中,加入defer和panic,它们被置于链表的首端。
panic可能由用户调用runtime.panic生成,也可能由runtime执行代码时生成,例如关闭一个已关闭的chan时,将产生要给panic。
二、产生panic后,代码执行顺序
若无_defer,则执行步骤三。
步骤一:若有defer,则依次遍历_defer链表,执行所有_defer。
若defer函数中调用了recover,则会标记panic.recover字段。
步骤二:当所有defer都执行完后
若panic.recover字段被标记,则执行runtime.recovery函数,runtime.recovery会将defer1的栈指针和程序计数器设置到当前协程的sched上,调用runtime.gogo,恢复正常流程。(在调用关键字defer时,就已经将调用时的栈指针和程序计数器存放到了runtime._defer结构体中)。
若panic.recover字段没有被标记,则执行下一步。
步骤三:调用Preprintpanics打印堆栈信息,调用Fatalpanic中止程序。
三、写defer时,注意事项
在golang的说明书中描述过,recover只在defer的func里面有效,其他地方调用,则返回nil,即并不能把panic给恢复了。
这很好理解,如果recover没有放在defer里面,而是在普通的代码段。
那么有三种情况:
第一种,根本没有panic,那么recover啥都没执行。
第二种,有panic,且recover在panic之后。
从上述分析可知,panic之后的代码,不会被执行,也没什么意义。(panic之后的代码,肯定不能被执行,有panic说明出现了严重错误,再执行下去,程序都得崩掉)
第三种,有panic,且recover在panic之前,也是啥都没干。
以下是panic执行过程的源码,解释了recover为什么要放在defer里面。
以上总结,都来自于go的源码Go\src\runtime\panic.go
golangpanic的实现原理?
要了解panic机制,首先需对defer原理有所掌握,本文仅专注于panic内容。
panic是一个包含defer指针、参数、panic列表表头指针和已恢复或终止信息的结构体。此结构体在后续版本中会进一步扩展,以优化panic和recover性能。
在runtime.gopanic方法中,处理流程如下:每个goroutine都拥有一个panic链表。遇panic代码生成对应_panic数据,存入链表表头。每执行完一个函数,如无panic,跳过_panic数据,继续正常流程;若遇panic,处理链表中对应_panic。
如果函数内存在defer,按约定顺序执行延迟代码。执行完毕后,若需recover,由reflectcall调用gorecover。执行recover后,recovered字段标记为真,由recovery方法负责处理,恢复至正常流程。若无recover,进入死给你看流程。
比较厚道的是,在打印出涉及的panic消息后,执行fatalpanic方法,宣告程序结束。
当执行defer链表中的defer时,可能产生新panic,此时当前_panic被标记为放弃,进入新产生的_panic处理流程。
需注意,Golang的goroutine机制下,panic在不同goroutine中是独立处理的。一个地方出问题可能导致整个程序结束,使用时应格外小心。