腾讯大神分享 Go 语言之三驾马车

导语：Go语言的三个核心设计: interface 、goroutine 、 channel

less is more —— Wikipedia

interface

Go是一门面向接口编程的语言，interface的设计天然是重中之重。Go中对于interface设计的巧妙之处就在于空的interface能够被看成“Duck”类型使用，它使得Go这样的静态语言拥有了必定的动态性，却又不损失静态语言在类型安全方面拥有的编译时检查的优点。

source code

从底层实现来看，interface其实是一个结构体，包含两个成员。其中一个成员指针指向了包含类型信息的区域，能够理解为虚表指针，而另外一个则指向具体数据，也就是该interface实际引用的数据。

其中 interfacetype 包含了一些关于interface自己的信息，_type表示具体实现类型，在下文eface中会有详细描述，bad 是一个状态变量，fun是一个长度为1的指针数组，在 fun[0] 的地址后面依次保存method对应的函数指针。go runtime 包里面有一个hash表，经过这个hash表能够取得 itab，link跟inhash则是为了保存hash表中对应的位置并设置标识。主要代码以下：

Itab的结构以下：

其中 interfacetype 包含了一些关于interface自己的信息，_type表示具体实现类型，在下文eface中会有详细描述，bad 是一个状态变量，fun是一个长度为1的指针数组，在 fun[0] 的地址后面依次保存method对应的函数指针。go runtime 包里面有一个hash表，经过这个hash表能够取得 itab，link跟inhash则是为了保存hash表中对应的位置并设置标识。主要代码以下：

空接口的实现略有不一样。Go中任何对象均可以表示为interface{}，相似于C中的 void*，并且interface{}中存有类型信息。

Type的结构以下：

i_example

关于 interface 的应用，下面举个简单的例子，是关于Go与Mysql数据库交互的。

首先在mysql test库中建立一张任务信息表：

数据库交互最基本的四个操做：增删改查， 这里以查询为例：

Go来实现查询这张表里面的全部数据

其中:

这段代码能够实现查表这个简单的逻辑，可是有一个小小的问题就是，咱们这张表结构比较简单只有4个字段，若是换一张有20+个字段甚至更多的表来查询的话，这段代码就显得太过于低效，这个时候咱们即可以引入interface{}来进行优化。

优化后的代码以下：

因为interface{}能够保存任何类型的数据，因此经过构造args、values两个数组，其中args的每一个值指向values相应值的地址，来对数据进行批量的读取及后续操做，值得注意的是Go是一门强类型的语言，并且不一样的interface{}是存有不一样的类型信息的，在进行赋值等相关操做时须要进行类型转换。

Go对于Mysql事务处理也提供了比较好的支持。通常的操做使用的是db对象的方法，事务则是使用sql.Tx对象。使用db的Begin方法能够建立tx对象。tx对象也有数据库交互的Query,Exec和Prepare方法，与db的操做相似。查询或修改的操做完毕以后，须要调用tx对象的Commit()提交或者Rollback()回滚。

例如，如今须要利用事务对以前建立的user表进行update操做，代码以下

注意： “ := “ 跟 “ = “两个操做符不要弄混淆

若是不须要进行事务处理的话，update对应的代码以下:

能够与上面增长事务操做的代码进行对比，由于操做比较简单因此也就增长了几行代码，以及将db对象换成了tx对象。

goroutine

并发：同一时间内处理(dealing with)不一样的事情

并行：同一时间内作(doing)不一样的事情

Go从语言层面就支持了并行，而goroutine则是Go并行设计的核心。本质上，goroutine就是协程，拥有独立的能够自行管理的调用栈，能够把goroutine理解为轻量级的thread。可是thread是操做系统调度的，抢占式的。goroutine是经过本身的调度器来调度的。

scheduler

Go的调度器实现了G-P-M调度模型，其中有三个重要的结构：M，P，G

M : Machine (OS thread)

P : Context (Go Scheduler)

G : Goroutine

底层的数据结构长这样：

M、P 和 G 之间的交互能够经过下面这几张来自go runtime scheduler的图来展示

上图中看，有2个物理线程M，每个M都拥有一个上下文P，也都有一个正在运行的goroutine G。图中灰色的那些G并无运行，而是出于ready的就绪态，正在等待被调度。由P来维护着这个runqueue队列。

图中的M1多是被新建出来的，也多是从线程缓存中取出来的。当M0返回时，它必须尝试获取P来运行G，一般状况下，它会尝试从其余的thread那里”steal”一个P过来，失败的话，它就把G放在一个global runqueue里，而后本身会被放入线程缓存里。全部的P会周期性的检查global runqueue，不然global runqueue上的G永远没法执行。

另外一种状况是P所分配的任务G很快就执行完了（由于分配不均），这就致使了某些P处于空闲状态而系统却依然在运行态。但若是global runqueue没有任务G了，那么P就不得不从其余的P那里拿一些G来执行。一般状况下，若是P从其余的P那里要偷一个任务的话，通常就‘steal’ runqueue的一半，这就确保了每一个thread都能充分的使用。

P如何从其余P维护的队列中”steal”到G呢？这就涉及到work-stealing算法，关于该算法的更多信息能够参考这篇文章。

g_example

举个简单的例子来演示下goroutine是如何运行的

这段代码很是简单，两个不一样的goroutine异步运行

运行结果以下：

而后作个小小的改动，只是将main()中的两个函数的位置互换，其他代码变：

会出现一件有意思的事情：

缘由也很简单，由于main()返回时， 并不会等待其余goroutine(非主goroutine)结束。对上面的例子， 主函数执行完第一个say()后，建立了一个新的goroutine没来得及执行程序就结束了，因此会出现上面的运行结果。

channel

goroutine在相同的地址空间中运行，所以必须同步对共享内存的访问。Go语言提供了一个很好的通讯机制channel，来知足goroutine之间数据的通讯。channel与Unix shell 中的双向管道有些相似：能够经过它发送或者接收值。

source code

其中waitq的结构以下

能够看到channel其实就是一个队列加一个锁。其中sendx和recvx能够看作生产者跟消费者队列，分别保存的是等待在channel上进行读操做的goroutine和等待在channel上进行写操做的goroutine，以下图所示。

写channel (ch <- x)的具体实现以下(只选取了核心代码)：

具体能够分为三种状况：

• 有goroutine阻塞在channel上，并且chanbuf为空，直接将数据发送给该goroutine上。

• chanbuf有空间可用：将数据放到chanbuf里面。

• chanbuf没有空间可用：阻塞当前goroutine。

  

读channel( <-ch）和发送的操做相似，就不帖代码展现了。

c_example

关于goroutine跟channel进行通讯的一个简单的例子,逻辑很简单:

这里咱们定义了两个带缓存的channel jobs 和 results，若是把这两个channel都换成不带缓存的，就会报错，不过能够这样进行处理就能够了：

比较常见的channel操做还有select ， 存在多个channel的时候，能够经过select能够监听channel上的数据流动。

由于 ch1 和 ch2 都为空，因此 case1 和 case2 都不会读取成功。 则 select 执行 default 语句。