go runtime 的机制如何

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作者：qi wang
链接：http://www.zhihu.com/question/27305094/answer/36076688
来源：知乎

最近在了解Go语言的过程中，对很多语言特性的了解都涉及到Go Runtime的运行机制。在网上搜索一番之后，没有看到太多有价值的信息。除了研究源代码外，似乎没有其他的途径了。但我还是找到了一篇题为：Analysis of the Go runtime scheduler的论文，其中部分章节介绍到了Go runtime。下面把我的理解整理一下。

先上图，这张图描述了Go语言程序，Runtime和操作系统之间的关系。

其中，Runtime管理任务调度，垃圾收集及运行环境。大家知道Go语言程序是编译为机器代码来执行的。同时，Go提供了一些高级的功能，如goroutine, channel, 以及Garbage collection。这些高级功能需要一个runtime的支持。1.4之前，runtime还是由C语言所编写的，（按照Go dev team的规划，1.5版本将去除C的代码，runtime将完全由Go语言来完成。）不论何种方式，runtime和用户编译后的代码被linker静态链接起来，形成一个可执行文件。这个文件从操作系统角度来说是一个user space的独立的可执行文件。

从运行的角度来说，这个文件由2部分组成，一部分是用户的代码，另一部分就是runtime。runtime通过接口函数调用来管理goroutine, channel及其他一些高级的功能。从用户代码发起的调用操作系统API的调用都会被runtime拦截并处理。

Go runtime的一个重要的组成部分是goroutine scheduler。他负责追踪，调度每个goroutine运行，实际上是从应用程序的process所属的thread pool中分配一个thread来执行这个goroutine。因此，和java虚拟机中的Java thread和OS thread映射概念类似，每个goroutine只有分配到一个OS thread才能运行。

事实上，go runtime非常复杂，等1.5版本出来之后，仔细研读代码，那时C的代码应该已经不存在了。会比较容易理解一些。