Go语言开发必知的一个内存模型是什么

这篇文章主要介绍“Go语言开发必知的一个内存模型是什么”,在日常操作中,相信很多人在Go语言开发必知的一个内存模型是什么问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”Go语言开发必知的一个

这篇文章主要介绍“Go语言开发必知的一个内存模型是什么”,在日常操作中,相信很多人在Go语言开发必知的一个内存模型是什么问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”Go语言开发必知的一个内存模型是什么”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!

    内存模型定义是什么

    既然要了解 happens-before 原则,我们得先知道 The Go Memory Model(Go 内存模型)定义的是什么,官方解释如下:

    The Go memory model specifies the conditions under which reads of a variable in one goroutine can be guaranteed to observe values produced by writes to the same variable in a different goroutine.

    在 Go 内存模型规定:“在一个 goroutine 中读取一个变量时,可以保证观察到不同 goroutine 中对同一变量的写入所产生的值” 的条件。

    这是学习后续知识的一个大前提。

    happens-before 是什么

    Happens Before 是一个专业术语,与 Go 语言没有直接关系,也就是并非是特有的。用大白话来讲,其定义是:

    在一个多线程程序中,假设存在 A 和 B 两个操作,如果 A 操作在 B 操作之前发生(A happens-before B),那么 A 操作对内存的影响将会对执行 B 的线程可见。

    A 不一定 happens-before B

    从 happens-before 定义来看,我们可以反过来想。那就是:

    在同一个(相同)线程中,如果都执行 A 和 B 操作,并且 A 的声明一定在 B 之前,那么 A 一定先于(happens-before)B 发生。

    以下述 Go 代码例子:

    var A int
    var B int
    func main() {
     A = B + 1  (1)
     B = 1      (2)
    }

    该代码是在同一个 main goroutine,全局变量 A 在变量 B 之前声明。

    在 main 函数中,代码行 (1),也在代码行 (2) 之前。因此我们可以得出 (1) 一定会在 (2) 前执行,对吗?

    答案是:错误的,因为 A happens-before B 并不意味着 A 操作一定会在 B 操作之前发生。

    实际上在编译器中,上述代码在汇编的真正执行顺序如下:

    0x0000 00000 (main.go:7) MOVQ "".B(SB), AX
     0x0007 00007 (main.go:7) INCQ AX
     0x000a 00010 (main.go:7) MOVQ AX, "".A(SB)
     0x0011 00017 (main.go:8) MOVQ $1, "".B(SB)
    • (2):加载 B 到寄存器 AX。

    • (2):进行 B = 1 赋值,在代码中执行为 INCQ 自增。

    • (1):将寄存器 AX 中值加上 1 后赋值给 A。

    通过上述分析,我们可以得知。在代码行 (1) 在 (2) 之前,但确实 (2) 比 (1) 更早执行。

    那么这是不是意味着违反了 happens-before 的设计原则,毕竟这可是同个线程里的操作,Go 编译器有 BUG?

    其实不然,因为对 A 的赋值实质上对 B 的赋值没有影响。所以并没有违反 happens-before 的设计原则。

    Go 语言中的 happens-before

    在 《The Go Memory Model》 中,给出了 Go 语言中 Happens Before 的明确语言定义。

    以下术语将会在介绍中用到:

    • 变量 v:一个指代性的变量,用于示例演示。

    • 读 r:代表读操作。

    • 写 w:代表写操作。

    定义

    在满足如下两点条件下,允许对变量 v 的读 r 观察对 v 的写 w:

    • r 在 w 之前没有发生。

    • 没有其他写到 v 的 w' 发生在 w 之后但在 r 之前。

    为了保证变量 v 的读 r 观察到对 v 的特定写 w,确保 w 是唯一允许 r 观察的写。

    因此如果以下两点都成立,就能保证 r 能观察到 w :

    • w 发生在 r 之前。

    • 对共享变量 v 的任何其他写入都发生在 w 之前或 r 之后。

    这看起来比较生涩,接下来我们以《The Go Memory Model》 中具体的 channel 例子来进行进一步说明,会更好理解一些。

    Go Channel 实例

    在 Go 语言中提倡不要通过共享内存来进行通讯;相反,应当通过通讯来共享内存:

    Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.

    因此在 Go 工程中,Channel 是一个非常常用的语法。在原则上其需要遵守:

    • 一个 channel 上的发送是在该 channel 的相应接收完成之前发生的。

    • channel 的关闭发生在接收之前,因为通道被关闭而返回一个零值。

    • 一个无缓冲 channel 的接收发生在该 channel 的发送完成之前。

    • 一个容量为 C 的 channel 上,第 k 次接收发生在该 channel 的第 k+C 次发送完成之前。

    接下来根据这四条原则,我们逐一给出例子,用于学习和理解。

    例子 1

    Go channel 例子 1,你认为输出的结果是什么。如下:

    var c = make(chan int, 10)
    var a string
    func f() {
     a = "炸煎鱼"   (1)
     c <- 0        (2)
    }
    func main() {
     go f()
     <-c           (3)
     print(a)      (4)
    }

    答案是空字符串吗?

    程序最终结果是正常输出 “炸煎鱼” 的,原因如下:

    • (1) happens-before (2) 。

    • (4) happens-after (3)。

    当然,最后 (1) 写入变量 a 的操作,必然 happens-before 于 (4) print 方法,因此正确的输出了 “炸煎鱼”。

    能够满足 “一个 channel 上的发送是在该 channel 的相应接收完成之前发生的”。

    例子 2

    主要是确保了关闭管道时的行为。只需要在前面的例子中,替换 c <- 0 成 close(c) 就能够产生具有相同的行为保证的程序。

    能够满足 “channel 的关闭发生在接收之前,因为通道被关闭而返回一个零值”。

    例子 3

    Go channel 例子 3,你认为输出的结果是什么。如下:

    var c = make(chan int)
    var a string
    func f() {
     a = "煎鱼进脑子了"    (1)
     <-c                 (2)
    }
    func main() {
     go f()
     c <- 0              (3)
     print(a)            (4)
    }

    答案是空字符串吗?

    程序最终结果是正常输出 “煎鱼进脑子了” 的,原因如下:

    • (2) happens-before (3)。

    • (1) happens-before (4)。

    能够满足 “一个无缓冲 channel 的接收发生在该 channel 的发送完成之前”。

    如果我们把无缓冲改为 make(chan int, 1),也就是带缓冲的 channel,则无法保证正常的输出 “煎鱼进脑子了”。

    例子 4

    Go channel 例子 4,这个程序为工作列表中的每个条目启动一个 goroutine,但 goroutine 使用 channel 进行协调,以确保每次最多只有三个工作函数在运行。

    代码如下:

    var limit = make(chan int, 3)
    func main() {
     for _, w := range work {
      go func(w func()) {
       limit <- 1
       w()
       <-limit
      }(w)
     }
     select{}
    }

    能够满足 “一个容量为 C 的 channel 上,第 k 次接收发生在该 channel 的第 k+C 次发送完成之前”。

    到此,关于“Go语言开发必知的一个内存模型是什么”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注恰卡网网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!

    本站部分文章来自网络或用户投稿,如无特殊说明或标注,均为本站原创发布。涉及资源下载的,本站旨在共享仅供大家学习与参考,如您想商用请获取官网版权,如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系我们进行处理。
    开发者

    vue递归组件怎么实现elementUI多级菜单

    2022-8-3 21:05:48

    开发者

    SpringBoot怎么接入钉钉自定义机器人预警通知

    2022-8-3 21:05:53

    搜索