Golang中go关键字实现原理

不念不忘少年蓝@ 2022-03-17 09:46 579阅读 0赞

goroutine的主要特征是创建它们的初始内存成本很低廉(大约4k)以及根据需要动态增长和缩减占用的资源。

**go****关键字**

在Go语言中，表达式go f(x, y, z)会启动一个新的goroutine运行函数f(x, y, z)。函数f，变量x、y、z的值是在原goroutine计算的，只有函数f的执行是在新的goroutine中的。显然，新的goroutine不能和当前go线程用同一个栈，否则会相互覆盖。所以对go关键字的调用协议与普通函数调用是不同的。

先看看正常的函数调用，下面是调用f(1, 2, 3)时的汇编代码：

MOVL $1, 0(SP)
    MOVL $2, 4(SP)
    MOVL $3, 8(SP)
    CALL f(SB)

首先将参数1、2、3进栈，然后调用函数f

下面是go f(1, 2, 3)生成的代码：

MOVL $1, 0(SP)
    MOVL $2, 4(SP)
    MOVL $3, 8(SP)
    PUSHQ $f(SB)
    PUSHQ $12
    CALL runtime.newproc(SB)
    POPQ AX
    POPQ AX

对比一个会发现，前面部分跟普通函数调用是一样的，将参数存储在正常的位置，并没有新建一个辅助的结构体。接下来的两条指令有些不同，将f和12作为参数进栈而不直接调用f，然后调用函数 runtime.newproc 。

12是参数占用的大小。 runtime.newproc 函数接受的参数分别是：参数大小，新的goroutine是要运行的函数，函数的n个参数。

在 runtime.newproc 中，会新建一个栈空间，将栈参数的12个字节拷贝到新栈空间中并让栈指针指向参数。这时的线程状态有点像当被调度器剥夺CPU后一样，寄存器PC、SP会被保存到类似于进程控制块的一个结构体struct G内。f被存放在了struct G的entry域，后面进行调度器恢复goroutine的运行，新线程将从f开始执行。和前面说的如果用C实现的差别就在于，没有使用辅助的结构体，而 runtime.newproc 实际上就是help函数。在函数协议上，go表达式调用就比普通的函数调用多四条指令而已，并且在实际上并没有为go关键字设计一套特殊的东西。不得不说这个做法真的非常精妙！

总结一个，go关键字的实现仅仅是一个语法糖衣而已，也就是：

go f(args)

可以看作

runtime.newproc(size, f, args)

size-参数大小，f-新的goroutine要运行的函数，args-参数

注 新版本的是：runtime.newproc(siz int32, fn \*funcval)

**连续栈技术**

goroutine可以初始时只给栈分配很小的空间，然后随着使用过程中的需要自动地增长。基本原理如下：

每次执行函数调用时Go的runtime都会进行检测，若当前栈的大小不够用，则会触发“中断”，从当前函数进入到Go的运行时库，Go的运行时库会保存此时的函数上下文环境，然后分配一个新的足够大的栈空间，将旧栈的内容拷贝到新栈中，并做一些设置，使得当函数恢复运行时，函数会在新分配的栈中继续执行，这个函数会觉得自己使用的是一块大小“无限”的栈空间。

本文主要摘自：《深入解析go内核实现》

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