写在文章开头
go语言的精华就在于协程的设计，只有理解协程的设计思想和工作机制，才能确保我们能够完全的利用协程编写强大的并发程序。
Hi，我是 sharkChili ，是个不断在硬核技术上作死的 java coder ，是 CSDN的博客专家 ，也是开源项目 Java Guide 的维护者之一，熟悉 Java 也会一点 Go ，偶尔也会在 C源码 边缘徘徊。写过很多有意思的技术博客，也还在研究并输出技术的路上，希望我的文章对你有帮助，非常欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。
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详解协程工作机制和实现
协程示例
正式介绍底层之前，我们给出一段协程的代码示例，可以看到笔者开启一个协程进行函数内部调用：
func foo1() {
fmt.Println("foo1 调用 foo2")
foo2()
}
func foo2() {
fmt.Println("foo2调用foo3")
foo3()
}
func foo3() {
fmt.Println("foo3 执行了")
}
func main() {
//设置WaitGroup等待协程结束
var wg sync.WaitGroup
wg.Add(1)
go func() {
foo1()
defer wg.Done()
}()
//等待上述协程运行结束
wg.Wait()
}
运行结果如下:
foo1 调用 foo2
foo2调用foo3
foo3 执行了
结合debug我们可以看到当前协程的调用栈帧，在函数调用前插入一个goexit的东西，结合这一点我们开始对协程的深入剖析：
协程实现结构
在go语言的协程结构为:
- 通过一个
stack记录其高地址和低地址。 - 通过
sched的sp(即stackpointer)栈帧的指针和程序计数器pc(指向下一条运行的指令). - 采用
goid生成唯一标识。 - 然后再用
atomicstatus记录其执行状态。
基于这几点我们结合上述的代码给出协程的底层结构，如下图所示，当前协程的stack记录整个foo1函数的高低地址，假设我们当前的协程go来到foo2函数准备调用foo3函数，我们的sched中的sp即stackpointer记录foo2的指针，同时因为foo2内部会调用foo3所以程序计数器pc记录着调用foo3的指令。
最后因为协程都是由线程调度的，所以协程的内部也有一个变量记录着当前线程的指针m：
到此我们了解了协程核心结构，同时我们也在runtime2.go这一文件中即给出上述所说的核心变量：
type g struct {
//记录栈帧的高地址和低地址
stack stack // offset known to runtime/cgo
//......
m *m //执行当前协程的线程指针
//记录当前堆栈的指针以及下一条指令的运行地址
sched gobuf
atomicstatus atomic.Uint32
goid uint64
//......
}
步入stack可以看到lo和hi两个专门记录栈帧高低地址的指针：
type stack struct {
lo uintptr
hi uintptr
}
对应的我们也给出sched 的类型gobuf，可以看到sp和pc两个核心指针变量:
type gobuf struct {
sp uintptr
pc uintptr
//......
}
谈谈go语言对于线程的抽象
上文我们提出线程的用m指针记录，如下源码所示，我们都知道在go语言中每个线程都会从一个协程队列中获取协程执行，所以执行时它会用curg记录当前运行的协程，然后通过id对自己进行唯一标识，而mOS则是及记录当前操作系统信息，这其中最核心的就是g0它就是每一个线程的操作调度器：
type m struct {
g0 *g // goroutine with scheduling stack
id int64
curg *g // current running goroutine
mOS
}
了解整体结构之后我们再来聊聊go语言线程的g0栈是如何工作的，如下图所示，每一个g0栈都会通过schedule开始工作：
- 通过execute从协程队列中获取任务。
- 调用gogo方法在协程调用前插入
go exit指针它记录g0栈帧，这个指针就是用于协程执行退出或者挂起是可以通过这个指针跳回g0栈。 - 然后就是执行当前协程。
- 协程执行完成切换回
g0栈，重新调用schedule方法再次从步骤1开始执行，由此构成一个循环。
这里我们也给出asm_amd64.s中关于gogo的汇编代码，可以看到gobuf_sp方法它会记录当前stack pointer也就是我们上文针对g0所说的g0栈地址：
TEXT gogo<>(SB), NOSPLIT, $0
get_tls(CX)
MOVQ DX, g(CX)
MOVQ DX, R14 // set the g register
//记录g0栈地址
MOVQ gobuf_sp(BX), SP // restore SP
MOVQ gobuf_ret(BX), AX
MOVQ gobuf_ctxt(BX), DX
MOVQ gobuf_bp(BX), BP
MOVQ $0, gobuf_sp(BX) // clear to help garbage collector
MOVQ $0, gobuf_ret(BX)
MOVQ $0, gobuf_ctxt(BX)
MOVQ $0, gobuf_bp(BX)
MOVQ gobuf_pc(BX), BX
JMP BX
小结
自此我们从go语言底层实现的角度完整的剖析的协程与线程的关系和实现，希望对你有帮助。
我是 sharkchili ，CSDN Java 领域博客专家，开源项目—JavaGuide contributor，我想写一些有意思的东西，希望对你有帮助，如果你想实时收到我写的硬核的文章也欢迎你关注我的公众号： 写代码的SharkChili 。
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参考
程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）与函数调用过程:https://www.cnblogs.com/uestcliming666/p/11488782.html
