Download: 深入Go底层原理，重写Redis中间件实战

Go快速入门

1 Go 安装
最新版本下载地址官方下载 golang.org，当前是 1.13.6。如无法访问，可以在 studygolang.com/dl 下载

使用 Linux，可以用如下方式快速安装。

$ wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.13.6.linux-amd64.tar.gz
$ tar -zxvf go1.13.6.linux-amd64.tar.gz
$ sudo mv go /usr/local/
$ go version

go version go1.13.6 linux/amd64
从 Go 1.11 版本开始，Go 提供了 Go Modules 的机制，推荐设置以下环境变量，第三方包的下载将通过国内镜像，避免出现官方网址被屏蔽的问题。

$ go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct
或在 ~/.profile 中设置环境变量

export GOPROXY=https://goproxy.cn

2 Hello World
新建一个文件 main.go，写入

package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World!")
}

执行go run main.go 或 go run .，将会输出

$ go run .

Hello World!

3 变量与内置数据类型
3.1 变量(Variable)
Go 语言是静态类型的，变量声明时必须明确变量的类型。Go 语言与其他语言显著不同的一个地方在于，Go 语言的类型在变量后面。比如 java 中，声明一个整体一般写成 int a = 1，在 Go 语言中，需要这么写：

var a int // 如果没有赋值，默认为0
var a int = 1 // 声明时赋值
var a = 1 // 声明时赋值
var a = 1，因为 1 是 int 类型的，所以赋值时，a 自动被确定为 int 类型，所以类型名可以省略不写，这种方式还有一种更简单的表达：

a := 1
msg := "Hello World!"

3.2 简单类型
空值：nil

整型类型： int(取决于操作系统), int8, int16, int32, int64, uint8, uint16, …

浮点数类型：float32, float64

字节类型：byte (等价于uint8)

字符串类型：string

布尔值类型：boolean，(true 或 false)

深入Go底层原理，重写Redis中间件实战- Go结构体的内存布局

结构体大小
结构体是占用一块连续的内存，一个结构体变量的大小是由结构体中的字段决定。

type Foo struct {
    A int8 // 1
    B int8 // 1
    C int8 // 1
}

var f Foo
fmt.Println(unsafe.Sizeof(f))  // 3

内存对齐
但是结构体的大小又不完全由结构体的字段决定，例如：

type Bar struct {
    x int32 // 4
    y *Foo  // 8
    z bool  // 1
}

var b1 Bar
fmt.Println(unsafe.Sizeof(b1)) // 24
有的同学可能会认为结构体变量b1的内存布局如下图所示，那么问题来了，结构体变量b1的大小怎么会是24呢？

memory layout of Bar1

很显然结构体变量b1的内存布局和上图中的并不一致，实际上的布局应该如下图所示，灰色虚线的部分就是内存对齐时的填充（padding）部分。

memory layout of Bar1

Go 在编译的时候会按照一定的规则自动进行内存对齐。之所以这么设计是为了减少 CPU 访问内存的次数，加大 CPU 访问内存的吞吐量。如果不进行内存对齐的话，很可能就会增加CPU访问内存的次数。例如下图中CPU想要获取b1.y字段的值可能就需要两次总线周期。

word size

因为 CPU 访问内存时，并不是逐个字节访问，而是以字（word）为单位访问。比如 64位CPU的字长（word size）为8bytes，那么CPU访问内存的单位也是8字节，每次加载的内存数据也是固定的若干字长，如8words（64bytes）、16words(128bytes）等。

对齐保证
我们上面已经知道了可以通过内置unsafe包的Sizeof函数来获取一个变量的大小，此外我们还可以通过内置unsafe包的Alignof函数来获取一个变量的对齐系数，例如：

// 结构体变量b1的对齐系数
fmt.Println(unsafe.Alignof(b1))   // 8
// b1每一个字段的对齐系数
fmt.Println(unsafe.Alignof(b1.x)) // 4：表示此字段须按4的倍数对齐
fmt.Println(unsafe.Alignof(b1.y)) // 8：表示此字段须按8的倍数对齐
fmt.Println(unsafe.Alignof(b1.z)) // 1：表示此字段须按1的倍数对齐
unsafe.Alignof()的规则如下：

对于任意类型的变量 x ，unsafe.Alignof(x) 至少为 1。
对于 struct 类型的变量 x，计算 x 每一个字段 f 的 unsafe.Alignof(x.f)，unsafe.Alignof(x) 等于其中的最大值。
对于 array 类型的变量 x，unsafe.Alignof(x) 等于构成数组的元素类型的对齐倍数。
在了解了上面的规则之后，我们就可以通过调整结构体 Bar 中字段的顺序来减少其大小：

type Bar2 struct {
    x int32 // 4
    z bool  // 1
    y *Foo  // 8
}

var b2 Bar2
fmt.Println(unsafe.Sizeof(b2)) // 16
此时结构体 Bar2 变量的内存布局示意图如下：

memory layout of Bar2

或者将字段顺序调整为以下顺序。

type Bar3 struct {
    z bool  // 1
    x int32 // 4
    y *Foo  // 8
}

var b3 Bar3
fmt.Println(unsafe.Sizeof(b3)) // 16