go語言循環隊列的實現

隊列的概念在 順序隊列 中，而使用循環隊列的目的主要是規避假溢出造成的空間浪費，在使用循環隊列處理假溢出時，主要有三種解決方案

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本文提供后兩種解決方案。

順序隊和循環隊列是一種特殊的線性表，與順序棧類似，都是使用一組地址連續的存儲單元依次存放自隊頭到隊尾的數據元素，同時附設隊頭(front)和隊尾(rear)兩個指針，但我們要明白一點，這個指針并不是指針變量，而是用來表示數組當中元素下標的位置。

本文使用切片來完成的循環隊列，由于一開始使用三個參數的make關鍵字創建切片，在輸出的結果中不包含nil值(看起來很舒服)，而且在驗證的過程中發現使用append()函數時切片內置的cap會發生變化，在消除了種種障礙后得到了一個四不像的循環隊列，即設置的指針是順序隊列的指針，但實際上進行的操作是順序隊列的操作。最后是對make()函數和append()函數的一些使用體驗和小結，隊列的應用放在鏈隊好了。

官方描述(片段)

即切片是一個抽象層，底層是對數組的引用。

當我們使用

構建出來的切片的每個位置的值都被賦為interface類型的初始值nil，但是nil值也是有大小的。

而使用

來進行初始化時，雖然生成的切片中不包含nil值，但是無法通過設置的指針變量來完成入隊和出隊的操作，只能使用append()函數來進行操作

在go語言中，切片是一片連續的內存空間加上長度與容量的標識，比數組更為常用。使用 append 關鍵字向切片中追加元素也是常見的切片操作

正是基于此，在使用go語言完成循環隊列時，首先想到的就是使用make(type, len, cap)關鍵字方式完成切片初始化，然后使用append()函數來操作該切片，但這一方式出現了很多問題。在使用append()函數時，切片的cap可能會發生變化，用不好就會發生擴容或收縮。最終造成的結果是一個四不像的結果，入隊和出隊操作變得與指針變量無關，失去了作為循環隊列的意義，用在順序隊列還算合適。

參考博客：

Go語言中的Nil

Golang之nil

Go 語言設計與實現

如何用go語言實現數據結構中的隊列數據類型

你的代碼是想把front到rear的值全部輸出

但是你下面的操作自己檢查一下沒有改變front的值，也沒有改變rear的值，所以front！=rear是死循環

如果好一點的話

void printQueue(LinkQueue *Q)/*依次輸出隊列*/

{

if(Q-front==Q-rear)

{

printf("隊列為空");

exit(1);

}

while(Q-front!=Q-rear)/*老師告訴我說是這里的while是死循環，為什么是死循環呢，不是很懂，請細說。請幫我改為正確的代碼，謝謝。*/

{

printf("%d, ", Q-front-data);

Q-front=Q-front-next;

}

//exit(0);

}試試可不可以，不行再追問

【golang詳解】go語言GMP(GPM)原理和調度

Goroutine調度是一個很復雜的機制，下面嘗試用簡單的語言描述一下Goroutine調度機制，想要對其有更深入的了解可以去研讀一下源碼。

首先介紹一下GMP什么意思：

G ----------- goroutine: 即Go協程，每個go關鍵字都會創建一個協程。

M ---------- thread內核級線程，所有的G都要放在M上才能運行。

P ----------- processor處理器，調度G到M上，其維護了一個隊列，存儲了所有需要它來調度的G。

Goroutine 調度器P和 OS 調度器是通過 M 結合起來的，每個 M 都代表了 1 個內核線程，OS 調度器負責把內核線程分配到 CPU 的核上執行

模型圖：

避免頻繁的創建、銷毀線程，而是對線程的復用。

1）work stealing機制

當本線程無可運行的G時，嘗試從其他線程綁定的P偷取G，而不是銷毀線程。

2）hand off機制

當本線程M0因為G0進行系統調用阻塞時，線程釋放綁定的P，把P轉移給其他空閑的線程執行。進而某個空閑的M1獲取P，繼續執行P隊列中剩下的G。而M0由于陷入系統調用而進被阻塞，M1接替M0的工作，只要P不空閑，就可以保證充分利用CPU。M1的來源有可能是M的緩存池，也可能是新建的。當G0系統調用結束后，根據M0是否能獲取到P，將會將G0做不同的處理：

如果有空閑的P，則獲取一個P，繼續執行G0。

如果沒有空閑的P，則將G0放入全局隊列，等待被其他的P調度。然后M0將進入緩存池睡眠。

如下圖

GOMAXPROCS設置P的數量，最多有GOMAXPROCS個線程分布在多個CPU上同時運行

在Go中一個goroutine最多占用CPU 10ms，防止其他goroutine被餓死。

具體可以去看另一篇文章

【Golang詳解】go語言調度機制 搶占式調度

當創建一個新的G之后優先加入本地隊列，如果本地隊列滿了，會將本地隊列的G移動到全局隊列里面，當M執行work stealing從其他P偷不到G時，它可以從全局G隊列獲取G。

協程經歷過程

我們創建一個協程 go func()經歷過程如下圖：

說明：

這里有兩個存儲G的隊列，一個是局部調度器P的本地隊列、一個是全局G隊列。新創建的G會先保存在P的本地隊列中，如果P的本地隊列已經滿了就會保存在全局的隊列中；處理器本地隊列是一個使用數組構成的環形鏈表，它最多可以存儲 256 個待執行任務。

G只能運行在M中，一個M必須持有一個P，M與P是1：1的關系。M會從P的本地隊列彈出一個可執行狀態的G來執行，如果P的本地隊列為空，就會想其他的MP組合偷取一個可執行的G來執行；

一個M調度G執行的過程是一個循環機制；會一直從本地隊列或全局隊列中獲取G

上面說到P的個數默認等于CPU核數，每個M必須持有一個P才可以執行G，一般情況下M的個數會略大于P的個數，這多出來的M將會在G產生系統調用時發揮作用。類似線程池，Go也提供一個M的池子，需要時從池子中獲取，用完放回池子，不夠用時就再創建一個。

work-stealing調度算法：當M執行完了當前P的本地隊列隊列里的所有G后，P也不會就這么在那躺尸啥都不干，它會先嘗試從全局隊列隊列尋找G來執行，如果全局隊列為空，它會隨機挑選另外一個P，從它的隊列里中拿走一半的G到自己的隊列中執行。

如果一切正常，調度器會以上述的那種方式順暢地運行，但這個世界沒這么美好，總有意外發生，以下分析goroutine在兩種例外情況下的行為。

Go runtime會在下面的goroutine被阻塞的情況下運行另外一個goroutine：

用戶態阻塞/喚醒

當goroutine因為channel操作或者network I/O而阻塞時（實際上golang已經用netpoller實現了goroutine網絡I/O阻塞不會導致M被阻塞，僅阻塞G，這里僅僅是舉個栗子），對應的G會被放置到某個wait隊列(如channel的waitq)，該G的狀態由_Gruning變為_Gwaitting，而M會跳過該G嘗試獲取并執行下一個G，如果此時沒有可運行的G供M運行，那么M將解綁P，并進入sleep狀態；當阻塞的G被另一端的G2喚醒時（比如channel的可讀/寫通知），G被標記為，嘗試加入G2所在P的runnext（runnext是線程下一個需要執行的 Goroutine。）， 然后再是P的本地隊列和全局隊列。

系統調用阻塞

當M執行某一個G時候如果發生了阻塞操作，M會阻塞，如果當前有一些G在執行，調度器會把這個線程M從P中摘除，然后再創建一個新的操作系統的線程(如果有空閑的線程可用就復用空閑線程)來服務于這個P。當M系統調用結束時候，這個G會嘗試獲取一個空閑的P執行，并放入到這個P的本地隊列。如果獲取不到P，那么這個線程M變成休眠狀態， 加入到空閑線程中，然后這個G會被放入全局隊列中。

隊列輪轉

可見每個P維護著一個包含G的隊列，不考慮G進入系統調用或IO操作的情況下，P周期性的將G調度到M中執行，執行一小段時間，將上下文保存下來，然后將G放到隊列尾部，然后從隊列中重新取出一個G進行調度。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調度到M中執行，全局隊列中G的來源，主要有從系統調用中恢復的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

除了每個P維護的G隊列以外，還有一個全局的隊列，每個P會周期性地查看全局隊列中是否有G待運行并將其調度到M中執行，全局隊列中G的來源，主要有從系統調用中恢復的G。之所以P會周期性地查看全局隊列，也是為了防止全局隊列中的G被餓死。

M0

M0是啟動程序后的編號為0的主線程，這個M對應的實例會在全局變量rutime.m0中，不需要在heap上分配，M0負責執行初始化操作和啟動第一個G，在之后M0就和其他的M一樣了

G0

G0是每次啟動一個M都會第一個創建的goroutine，G0僅用于負責調度G，G0不指向任何可執行的函數，每個M都會有一個自己的G0，在調度或系統調用時會使用G0的?？臻g，全局變量的G0是M0的G0

一個G由于調度被中斷，此后如何恢復？

中斷的時候將寄存器里的棧信息，保存到自己的G對象里面。當再次輪到自己執行時，將自己保存的棧信息復制到寄存器里面，這樣就接著上次之后運行了。

我這里只是根據自己的理解進行了簡單的介紹，想要詳細了解有關GMP的底層原理可以去看Go調度器 G-P-M 模型的設計者的文檔或直接看源碼

參考： ()

()

Go語言設計與實現（上）

基本設計思路：

類型轉換、類型斷言、動態派發。iface，eface。

反射對象具有的方法：

編譯優化：

內部實現：

實現 Context 接口有以下幾個類型（空實現就忽略了）：

互斥鎖的控制邏輯：

設計思路：

（以上為寫被讀阻塞，下面是讀被寫阻塞）

總結，讀寫鎖的設計還是非常巧妙的：

設計思路：

WaitGroup 有三個暴露的函數:

部件：

設計思路：

結構：

Once 只暴露了一個方法：

實現：

三個關鍵點：

細節：

讓多協程任務的開始執行時間可控（按順序或歸一）。（Context 是控制結束時間）

設計思路： 通過一個鎖和內置的 notifyList 隊列實現，Wait() 會生成票據，并將等待協程信息加入鏈表中，等待控制協程中發送信號通知一個（Signal()）或所有（Boardcast()）等待者（內部實現是通過票據通知的）來控制協程解除阻塞。

暴露四個函數：

實現細節：

部件：

包： golang.org/x/sync/errgroup

作用：開啟 func() error 函數簽名的協程，在同 Group 下協程并發執行過程并收集首次 err 錯誤。通過 Context 的傳入，還可以控制在首次 err 出現時就終止組內各協程。

設計思路：

結構：

暴露的方法：

實現細節：

注意問題：

包： "golang.org/x/sync/semaphore"

作用：排隊借資源（如錢，有借有還）的一種場景。此包相當于對底層信號量的一種暴露。

設計思路：有一定數量的資源 Weight，每一個 waiter 攜帶一個 channel 和要借的數量 n。通過隊列排隊執行借貸。

結構：

暴露方法：

細節：

部件：

細節：

包： "golang.org/x/sync/singleflight"

作用：防擊穿。瞬時的相同請求只調用一次，response 被所有相同請求共享。

設計思路：按請求的 key 分組（一個 *call 是一個組，用 map 映射存儲組），每個組只進行一次訪問，組內每個協程會獲得對應結果的一個拷貝。

結構：

邏輯：

細節：

部件：

如有錯誤，請批評指正。

網站名稱：go語言寫的隊列,go是什么語言編寫的
URL網址：http://www.yijiale78.com/article8/dsgodip.html

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