golang結構難點,golang高級特性

本文目錄一覽：

• 1、從數據結構角度，Golang和Swift對比，有何優缺點
• 2、聊聊golang的DDD項目結構
• 3、（十一）golang 內存分析
• 4、golang中級進階（二）：結構體

從數據結構角度，Golang和Swift對比，有何優缺點

以我不成熟的理解：

Go用Interface取代了傳統的類，弱化了指針和繼承。

Swift將Class和Struct以某種程度統一，保留指針，引入了靈活的Generic。

聊聊golang的DDD項目結構

本文主要研究一下golang的DDD項目結構

food-app-server/interfaces

food-app-server/application

food-app-server/domain

food-app-server/infrastructure

DDD一般分為interfaces、application、domain、infrastructure這幾層；其中domain層不依賴其他層，它定義repository接口，infrastructure層會實現；application層會調用domain、infrastructure層；interfaces層一般調用application層或者infrastructure層。

（十一）golang 內存分析

編寫過C語言程序的肯定知道通過malloc()方法動態申請內存，其中內存分配器使用的是glibc提供的ptmalloc2。 除了glibc，業界比較出名的內存分配器有Google的tcmalloc和Facebook的jemalloc。二者在避免內存碎片和性能上均比glic有比較大的優勢，在多線程環境中效果更明顯。

Golang中也實現了內存分配器，原理與tcmalloc類似，簡單的說就是維護一塊大的全局內存，每個線程(Golang中為P)維護一塊小的私有內存，私有內存不足再從全局申請。另外，內存分配與GC（垃圾回收）關係密切，所以了解GC前有必要了解內存分配的原理。

為了方便自主管理內存，做法便是先向系統申請一塊內存，然後將內存切割成小塊，通過一定的內存分配算法管理內存。 以64位系統為例，Golang程序啟動時會向系統申請的內存如下圖所示：

預申請的內存劃分為spans、bitmap、arena三部分。其中arena即為所謂的堆區，應用中需要的內存從這裡分配。其中spans和bitmap是為了管理arena區而存在的。

arena的大小為512G，為了方便管理把arena區域劃分成一個個的page，每個page為8KB,一共有512GB/8KB個頁；

spans區域存放span的指針，每個指針對應一個page，所以span區域的大小為(512GB/8KB)乘以指針大小8byte = 512M

bitmap區域大小也是通過arena計算出來，不過主要用於GC。

span是用於管理arena頁的關鍵數據結構，每個span中包含1個或多個連續頁，為了滿足小對象分配，span中的一頁會劃分更小的粒度，而對於大對象比如超過頁大小，則通過多頁實現。

根據對象大小，劃分了一系列class，每個class都代表一個固定大小的對象，以及每個span的大小。如下表所示：

上表中每列含義如下：

class： class ID，每個span結構中都有一個class ID, 表示該span可處理的對象類型

bytes/obj：該class代表對象的字節數

bytes/span：每個span佔用堆的字節數，也即頁數乘以頁大小

objects: 每個span可分配的對象個數，也即（bytes/spans）/（bytes/obj）waste

bytes: 每個span產生的內存碎片，也即（bytes/spans）%（bytes/obj）上表可見最大的對象是32K大小，超過32K大小的由特殊的class表示，該class ID為0，每個class只包含一個對象。

span是內存管理的基本單位,每個span用於管理特定的class對象, 跟據對象大小，span將一個或多個頁拆分成多個塊進行管理。src/runtime/mheap.go:mspan定義了其數據結構：

以class 10為例，span和管理的內存如下圖所示：

spanclass為10，參照class表可得出npages=1,nelems=56,elemsize為144。其中startAddr是在span初始化時就指定了某個頁的地址。allocBits指向一個位圖，每位代表一個塊是否被分配，本例中有兩個塊已經被分配，其allocCount也為2。next和prev用於將多個span鏈接起來，這有利於管理多個span，接下來會進行說明。

有了管理內存的基本單位span，還要有個數據結構來管理span，這個數據結構叫mcentral，各線程需要內存時從mcentral管理的span中申請內存，為了避免多線程申請內存時不斷的加鎖，Golang為每個線程分配了span的緩存，這個緩存即是cache。src/runtime/mcache.go:mcache定義了cache的數據結構

alloc為mspan的指針數組，數組大小為class總數的2倍。數組中每個元素代表了一種class類型的span列表，每種class類型都有兩組span列表，第一組列表中所表示的對象中包含了指針，第二組列表中所表示的對象不含有指針，這麼做是為了提高GC掃描性能，對於不包含指針的span列表，沒必要去掃描。根據對象是否包含指針，將對象分為noscan和scan兩類，其中noscan代表沒有指針，而scan則代表有指針，需要GC進行掃描。mcache和span的對應關係如下圖所示：

mchache在初始化時是沒有任何span的，在使用過程中會動態的從central中獲取並緩存下來，跟據使用情況，每種class的span個數也不相同。上圖所示，class 0的span數比class1的要多，說明本線程中分配的小對象要多一些。

cache作為線程的私有資源為單個線程服務，而central則是全局資源，為多個線程服務，當某個線程內存不足時會向central申請，當某個線程釋放內存時又會回收進central。src/runtime/mcentral.go:mcentral定義了central數據結構：

lock: 線程間互斥鎖，防止多線程讀寫衝突

spanclass : 每個mcentral管理着一組有相同class的span列表

nonempty: 指還有內存可用的span列表

empty: 指沒有內存可用的span列表

nmalloc: 指累計分配的對象個數線程從central獲取span步驟如下：

將span歸還步驟如下：

從mcentral數據結構可見，每個mcentral對象只管理特定的class規格的span。事實上每種class都會對應一個mcentral,這個mcentral的集合存放於mheap數據結構中。src/runtime/mheap.go:mheap定義了heap的數據結構：

lock： 互斥鎖

spans: 指向spans區域，用於映射span和page的關係

bitmap：bitmap的起始地址

arena_start: arena區域首地址

arena_used: 當前arena已使用區域的最大地址

central: 每種class對應的兩個mcentral

從數據結構可見，mheap管理着全部的內存，事實上Golang就是通過一個mheap類型的全局變量進行內存管理的。mheap內存管理示意圖如下：

系統預分配的內存分為spans、bitmap、arean三個區域，通過mheap管理起來。接下來看內存分配過程。

針對待分配對象的大小不同有不同的分配邏輯：

(0, 16B) 且不包含指針的對象： Tiny分配

(0, 16B) 包含指針的對象：正常分配

[16B, 32KB] : 正常分配

(32KB, -) : 大對象分配其中Tiny分配和大對象分配都屬於內存管理的優化範疇，這裡暫時僅關注一般的分配方法。

以申請size為n的內存為例，分配步驟如下：

Golang內存分配是個相當複雜的過程，其中還摻雜了GC的處理，這裡僅僅對其關鍵數據結構進行了說明，了解其原理而又不至於深陷實現細節。1、Golang程序啟動時申請一大塊內存並劃分成spans、bitmap、arena區域

2、arena區域按頁劃分成一個個小塊。

3、span管理一個或多個頁。

4、mcentral管理多個span供線程申請使用

5、mcache作為線程私有資源，資源來源於mcentral。

golang中級進階（二）：結構體

目錄

一、結構體詳解

1. 結構體定義

2. 實例化結構體的7種方法

二、結構體方法

1. 結構體的方法定義

2. 結構體內自定義方法的引用

3. 任意類型添加方法

三、嵌套、繼承

1. 匿名結構體

2. 結構體中可以定義任意類型的字段

3. 結構體嵌套結構體

4. 結構體嵌套匿名結構體

5. 結構體嵌套多個匿名結構體

6. 結構體繼承

四、結構體和JSON相互轉換

1. 結構體轉化成json

2. json轉化成結構體

3. 結構體標籤 tag

4. 嵌套結構體和json的序列化反序列化

Golang 中沒有“類”的概念，Golang 中的結構體和其他語言中的類有點相似。和其他面向對 象語言中的類相比，Golang 中的結構體具有更高的擴展性和靈活性。

Golang 中的基礎數據類型可以表示一些事物的基本屬性，但是當我們想表達一個事物的全 部或部分屬性時，這時候再用單一的基本數據類型就無法滿足需求了，Golang 提供了一種 自定義數據類型，可以封裝多個基本數據類型，這種數據類型叫結構體，英文名稱 struct。 也就是我們可以通過 struct 來定義自己的類型了。

使用 type 和 struct 關鍵字來定義結構體，具體代碼格式如下：

type 類型名 struct {

字段名 字段類型

字段名 字段類型 …

}

其中：

• 類型名：表示自定義結構體的名稱，在同一個包內不能重複。

• 字段名：表示結構體字段名。結構體中的字段名必須唯一。

• 字段類型：表示結構體字段的具體類型。

在 go 語言中，沒有類的概念但是可以給類型（結構體，自定義類型）定義方法。所謂方法 就是定義了接收者的函數。接收者的概念就類似於其他語言中的 this 或者 self。

方法的定義格式如下：

func (接收者變量 接收者類型) 方法名(參數列表) (返回參數) {

函數體

}

注意：想改變結構體內的值，必須先變成指針。

在 Go 語言中，接收者的類型可以是任何類型，不僅僅是結構體，任何類型都可以擁有方法。 舉個例子，我們基於內置的 int 類型使用 type 關鍵字可以定義新的自定義類型，然後為我們 的自定義類型添加方法。

注意：匿名結構體中不允許出現多個重複的類型

注意：如果結構體裡面有私有屬性也就是小寫定義的字段，則不會被json使用