深入理解Go语言

　　本书为深入理解学习Go语言必经之路中的重点知识领域，采用大量精美详细的图文介绍，文章讲解深入浅出，极大降低了理解Golang底层精髓的学习门槛。 本书包含3篇：第一篇为深度理论篇（第1章~第4章），包含深入理解Golang中GPM模型、深入理解Golang垃圾回收GC三色标记与混合写屏障、深入理解Golang内存管理模型、网络IO复用模型等。第二篇为Golang实战中需要进阶的知识盲区介绍（第5章~第12章）。第三篇为基于Golang从0到1的实现轻量级网络服务框架Zinx及相关应用案例。 本书主要的面向读者是已经具有软件编程开发经验的工程师、系统开发工程师、期望由Python、PHP、C/C++、Ruby、Java等编程语言转职到Golang开发的后端工程师、期望深入理解Go语言特性的计算机软件学者等。

　　刘丹冰（Aceld），Zinx（Golang轻量级TCP服务器开源框架）作者，现就职于好未来集团，担任Golang架构师、服务器端专家。拥有多年互联网、网络安全、智能家居领域及分布式云服务研发经验。曾就职于启明星辰，从事网络安全IDS（Intrusion Detection System，入侵检测系统）、IPS（IntrusionPreventionSystem，入侵防御系统）等研发工作。参与过国家互联网应急中心关口监测系统研发，并且担任重要岗位。曾任Haier U+ SmartHome智能家居、智能电视服务研发工程师；传智教育科技C/C++、Golang项目研究员，参与并创作过多部C/C++、Golang研发课程及项目；Golang、C/C++业务线教学科研负责人。

第一篇Go语言修炼必经之路

第1章深入理解Go语言协程调度器GPM模型

1.1Go语言“调度器”的由来

1.1.1单进程时代不需要调度器

1.1.2多进程/多线程时代的调度器需求

1.1.3协程提高CPU的利用率

1.1.4Go语言的协程Goroutine

1.1.5被废弃的Goroutine调度器

1.2Go语言调度器GPM模型的设计思想

1.2.1GPM模型

1.2.2调度器的设计策略

1.2.3go func() 调度流程

1.2.4调度器的生命周期

1.2.5可视化GPM编程

1.3Go调度器调度场景过程全解析

1.3.1场景1： G1创建G2

1.3.2场景2： G1执行完毕

1.3.3场景3： G2开辟过多的G

1.3.4场景4： G2本地满再创建G7

1.3.5场景5： G2本地未满再创建G8

1.3.6场景6： 唤醒正在休眠的M

1.3.7场景7： 被唤醒的M2从全局队列批量取G

1.3.8场景8： M2从M1中偷取

1.3.9场景9： 自旋线程的最大限制

1.3.10场景10： G发生阻塞的系统调用

1.3.11场景11： G发生非阻塞的系统调用

1.4小结

第2章Go语言混合写屏障的GC全场景分析

2.1Go V1.3标记清除算法

2.1.1标记清除(Mark and Sweep)算法的详细过程

2.1.2标记清除算法的缺点

2.2Go V1.5的三色标记法

2.2.1三色标记法的过程

2.2.2没有STW的三色标记法

2.2.3触发三色标记法不安全的必要条件

2.3Go V1.5 的屏障机制

2.3.1“强弱”三色不变式

2.3.2插入屏障

2.3.3删除屏障

2.4Go V1.8的混合写屏障

2.4.1混合写屏障(Hybrid Write Barrier)规则

2.4.2场景1： 堆删除引用，成为栈下游

2.4.3场景2： 栈删除引用，成为栈下游

2.4.4场景3： 堆删除引用，成为堆下游

2.4.5场景4： 栈删除引用，成为堆下游

2.5小结

第3章Go语言内存管理洗髓经

3.1何为内存

3.2内存为什么需要管理

3.3操作系统是如何管理内存的

3.3.1虚拟内存

3.3.2MMU内存管理单元

3.3.3虚拟内存本身怎么存放

3.3.4CPU内存访问过程

3.3.5内存的局部性

3.4如何用Go语言实现内存管理和内存池设计

3.4.1基于Cgo的内存C接口封装

3.4.2基础内存缓冲Buf实现

3.4.3内存池设计与实现

3.4.4内存池的功能单元测试

3.4.5内存管理应用接口

3.5Go语言内存管理之魂TCMalloc

3.5.1TCMalloc

3.5.2TCMalloc模型相关基础结构

3.5.3ThreadCache

3.5.4CentralCache

3.5.5PageHeap

3.5.6TCMalloc的小对象分配

3.5.7TCMalloc的中对象分配

3.5.8TCMalloc的大对象分配

3.6Go语言堆内存管理

3.6.1Go语言内存模型层级结构

3.6.2Go语言内存管理单元相关概念

3.6.3MCache

3.6.4MCentral

3.6.5MHeap

3.6.6Tiny对象分配流程

3.6.7小对象分配流程

3.6.8大对象分配流程

3.7小结

第4章深入理解Linux网络I/O复用并发模型

4.1网络并发模型中的几个基本概念

4.1.1流

4.1.2I/O操作

4.1.3阻塞等待

4.1.4非阻塞忙轮询

4.1.5阻塞与非阻塞对比

4.2解决阻塞等待缺点的办法

4.2.1阻塞死等待的缺点

4.2.2解决阻塞等待的办法1: 多线程/多进程

4.2.3解决阻塞等待的办法2： 非阻塞忙轮询

4.2.4解决阻塞等待的办法3： select

4.2.5解决阻塞等待的办法4： epoll

4.3什么是epoll

4.4epoll的触发模式

4.4.1水平触发

4.4.2边缘触发

4.5简单的epoll服务器

4.5.1服务器端实现

4.5.2客户端实现

4.6Linux下常见的网络I/O复用并发模型

4.6.1模型1： 单线程Accept(无I/O复用)

4.6.2模型2： 单线程Accept+多线程读写业务(无I/O复用)

4.6.3模型3： 单线程多路I/O复用

4.6.4模型4： 单线程多路I/O复用+多线程读写业务(业务工作池)

4.6.5模型5： 单线程I/O复用+多线程I/O复用(连接线程池)

4.6.6模型5(进程版)： 单进程多路I/O复用+多进程I/O复用

4.6.7模型6： 单线程多路I/O复用+多线程I/O复用+多线程

4.7小结

第二篇Go语言编程进阶之路

第5章有关Goroutine无限创建的分析

5.1从操作系统分析进程、线程、协程的区别

5.1.1进程内存

5.1.2线程内存

5.1.3执行单元

5.2协程的切换成本

5.2.1协程切换成本

5.2.2线程切换成本

5.2.3内存占用

5.3Go是否可以无限创建，如何限定数量

5.3.1不控制Goroutine数量引发的问题

5.3.2一些简单方法控制Goroutine的数量

5.4动态保活Worker工作池设计

5.4.1如何确定一个Goroutine已经死亡

5.4.2Worker工作池的设计

5.4.3测试Worker工作池

5.5小结

第6章Go语言中的逃逸现象，变量“何时在栈、何时在堆”

6.1Go语言中的逃逸现象

6.1.1Go语言中访问子函数的局部变量

6.1.2C/C++中访问子函数的局部变量

6.2逃逸分析过程示例

6.2.1示例过程

6.2.2new的变量在栈还是堆

6.3普遍的逃逸规则

6.3.1逃逸范例1

6.3.2逃逸范例2

6.3.3逃逸范例3

6.3.4逃逸范例4

6.3.5逃逸范例5

6.3.6逃逸范例6

6.3.7逃逸范例7

6.3.8逃逸范例8

6.4小结

第7章interface剖析与Go语言中面向对象思想

7.1interface的赋值问题

7.2非空接口的interface内部构造

7.2.1案例分析

7.2.2空接口eface

7.2.3非空接口iface

7.3空接口的interface内部构造

7.4interface{}与*interface{}

7.5面向对象思维理解interface

7.5.1平铺式的模块设计

7.5.2面向对象中的开闭原则

7.5.3接口的意义

7.5.4耦合度极高的模块关系设计

7.5.5面向抽象层依赖倒转设计

7.6小结

第8章defer践行中必备的要领

8.1defer的执行顺序

8.2defer与return谁先谁后

8.3函数返回值的初始化

8.4有名函数返回值遇见defer的情况

8.5defer遇见panic

8.5.1defer遇见panic，但是并不捕获异常的情况

8.5.2defer遇见panic，并捕获异常

8.6defer中包含panic

8.7defer下的函数参数包含子函数

8.8小结

第9章Go语言中常用的问题及性能调试实践方法

9.1如何分析程序的运行时间与CPU利用率

9.1.1shell内置time指令

9.1.2/usr/bin/time指令

9.2如何分析Go语言程序的内存使用情况

9.2.1占用内存情况查看

9.2.2GODEBUG与gctrace

9.2.3runtime.ReadMemStats

9.2.4pprof工具

9.3如何获取Go语言程序的CPU性能情况

9.3.1通过Web界面查看且得到profile文件

9.3.2使用pprof工具获取信息

9.3.3profile文件获取信息

9.3.4可视化图形查看及分析

9.4小结

第10章make和new的原理性区别

10.1变量的声明

10.2Go语言中make与new的区别

10.2.1new

10.2.2make

10.2.3make与new的异同

10.3slice与new关键字

10.4小结

第11章精通Go Modules项目依赖管理

11.1GOPATH的工作模式

11.1.1什么是GOPATH

11.1.2GOPATH模式的弊端

11.2Go Modules模式

11.2.1go mod命令

11.2.2go mod环境变量

11.2.3GO111MODULE

11.2.4GOPROXY

11.2.5direct

11.2.6GOSUMDB

11.2.7GONOPROXY/GONOSUMDB/GOPRIVATE

11.3使用Go Modules初始化项目

11.3.1开启Go Modules

11.3.2初始化项目

11.3.3查看go.mod文件

11.3.4查看go.sum文件

11.4修改模块的版本依赖关系

11.5小结

第12章ACID、CAP、BASE的分布式理论推进

12.1从本地事务到分布式理论

12.2ACID理论

12.3CAP理论

12.3.1一致性

12.3.2可用性

12.3.3分区容错性

12.4CAP的“3选2”证明

12.4.1基本场景

12.4.2CAP特性

12.4.3分布式系统正常运行流程

12.4.4分布式系统异常运行流程

12.4.5“3选2”的必然性

12.5分布式BASE理论

12.6小结

第三篇Go语言框架设计之路

第13章Zinx框架基础服务构建

13.1初探Zinx架构

13.2ZinxV0.1基础服务

13.2.1ZinxV0.1 代码实现

13.2.2Zinx框架单元测试样例

13.2.3使用ZinxV0.1完成应用程序

13.3ZinxV0.2简单的连接封装与业务绑定

13.3.1ZinxV0.2代码实现

13.3.2使用ZinxV0.2完成应用程序

13.4小结

第14章Zinx框架路由模块设计与实现

14.1IRequest 消息请求抽象类

14.1.1创建抽象IRequest层

14.1.2实现Request类

14.2IRouter 路由配置抽象类

14.2.1创建抽象的IRouter层

14.2.2实现Router类

14.3ZinxV0.3集成简单路由功能

14.3.1IServer增添路由添加功能

14.3.2Server类增添Router成员

14.3.3Connection类绑定一个Router成员

14.3.4在Connection调用注册的Router处理业务

14.4Server传递Router参数Connection

14.5使用ZinxV0.3完成应用程序

14.5.1测试基于Zinx完成的服务器端应用

14.5.2启动Server和Client

14.6小结

第15章Zinx全局配置

15.1ZinxV0.4增添全局配置代码实现

15.2使用ZinxV0.4完成应用程序

15.3小结

第16章Zinx消息封装模块设计与实现

16.1创建消息封装类型

16.2消息的封包与拆包

16.2.1创建拆包封包抽象类

16.2.2实现拆包封包类

16.2.3测试拆包封包功能

16.3ZinxV0.5代码实现

16.3.1Request字段修改

16.3.2集成拆包过程

16.3.3提供封包的发送方法

16.3.4使用ZinxV0.5完成应用程序

16.4小结