go runtime 的機制如何

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作者：qi wang
連結：http://www.zhihu.com/question/27305094/answer/36076688
來源：知乎

最近在瞭解Go語言的過程中，對很多語言特性的瞭解都涉及到Go Runtime的運行機制。在網上搜尋一番之後，沒有看到太多有價值的資訊。除了研究原始碼外，似乎沒有其他的途徑了。但我還是找到了一篇題為：Analysis of the Go runtime scheduler的論文，其中部分章節介紹到了Go runtime。下面把我的理解整理一下。

先，這張圖描述了Go語言程式，Runtime和作業系統之間的關係。

其中，Runtime管理工作調度，垃圾收集及運行環境。大家知道Go語言程式是編譯為機器代碼來執行的。同時，Go提供了一些進階的功能，如goroutine, channel, 以及Garbage collection。這些進階功能需要一個runtime的支援。1.4之前，runtime還是由C語言所編寫的，（按照Go dev team的規劃，1.5版本將去除C的代碼，runtime將完全由Go語言來完成。）不論何種方式，runtime和使用者編譯後的代碼被linker靜態連結起來，形成一個可執行檔。這個檔案從作業系統角度來說是一個user space的獨立的可執行檔。

從啟動並執行角度來說，這個檔案由2部分組成，一部分是使用者的代碼，另一部分就是runtime。runtime通過介面函數調用來管理goroutine, channel及其他一些進階的功能。從使用者代碼發起的叫用作業系統API的調用都會被runtime攔截並處理。

Go runtime的一個重要的組成部分是goroutine scheduler。他負責追蹤，調度每個goroutine運行，實際上是從應用程式的process所屬的thread pool中分配一個thread來執行這個goroutine。因此，和java虛擬機器中的Java thread和OS thread映射概念類似，每個goroutine只有分配到一個OS thread才能運行。

事實上，go runtime非常複雜，等1.5版本出來之後，仔細研讀代碼，那時C的代碼應該已經不存在了。會比較容易理解一些。