Go语言文件操作

Python015

Go语言文件操作,第1张

本文主要介绍了Go语言中文件读写的相关操作。

文件是什么?

计算机中的文件是存储在外部介质(通常是磁盘)上的数据集合,文件分为文本文件和二进制文件。

os.Open() 函数能够打开一个文件,返回一个 *File 和一个 err 。对得到的文件实例调用 close() 方法能够关闭文件。

为了防止文件忘记关闭,我们通常使用defer注册文件关闭语句。

Read方法定义如下:

它接收一个字节切片,返回读取的字节数和可能的具体错误,读到文件末尾时会返回 0 和 io.EOF 。 举个例子:

使用for循环读取文件中的所有数据。

bufio是在file的基础上封装了一层API,支持更多的功能。

io/ioutil 包的 ReadFile 方法能够读取完整的文件,只需要将文件名作为参数传入。

os.OpenFile() 函数能够以指定模式打开文件,从而实现文件写入相关功能。

其中:

name :要打开的文件名 flag :打开文件的模式。 模式有以下几种:

perm :文件权限,一个八进制数。r(读)04,w(写)02,x(执行)01。

本教程介绍了 Go 中模糊测试的基础知识。通过模糊测试,随机数据会针对您的测试运行,以尝试找出漏洞或导致崩溃的输入。可以通过模糊测试发现的一些漏洞示例包括 SQL 注入、缓冲区溢出、拒绝服务和跨站点脚本攻击。

在本教程中,您将为一个简单的函数编写一个模糊测试,运行 go 命令,并调试和修复代码中的问题。

首先,为您要编写的代码创建一个文件夹。

1、打开命令提示符并切换到您的主目录。

在 Linux 或 Mac 上:

在 Windows 上:

2、在命令提示符下,为您的代码创建一个名为 fuzz 的目录。

3、创建一个模块来保存您的代码。

运行go mod init命令,为其提供新代码的模块路径。

接下来,您将添加一些简单的代码来反转字符串,稍后我们将对其进行模糊测试。

在此步骤中,您将添加一个函数来反转字符串。

a.使用您的文本编辑器,在 fuzz 目录中创建一个名为 main.go 的文件。

独立程序(与库相反)始终位于 package 中main。

此函数将接受string,使用byte进行循环 ,并在最后返回反转的字符串。

此函数将运行一些Reverse操作,然后将输出打印到命令行。这有助于查看运行中的代码,并可能有助于调试。

e.该main函数使用 fmt 包,因此您需要导入它。

第一行代码应如下所示:

从包含 main.go 的目录中的命令行,运行代码。

可以看到原来的字符串,反转它的结果,然后再反转它的结果,就相当于原来的了。

现在代码正在运行,是时候测试它了。

在这一步中,您将为Reverse函数编写一个基本的单元测试。

a.使用您的文本编辑器,在 fuzz 目录中创建一个名为 reverse_test.go 的文件。

b.将以下代码粘贴到 reverse_test.go 中。

这个简单的测试将断言列出的输入字符串将被正确反转。

使用运行单元测试go test

接下来,您将单元测试更改为模糊测试。

单元测试有局限性,即每个输入都必须由开发人员添加到测试中。模糊测试的一个好处是它可以为您的代码提供输入,并且可以识别您提出的测试用例没有达到的边缘用例。

在本节中,您将单元测试转换为模糊测试,这样您就可以用更少的工作生成更多的输入!

请注意,您可以将单元测试、基准测试和模糊测试保存在同一个 *_test.go 文件中,但对于本示例,您将单元测试转换为模糊测试。

在您的文本编辑器中,将 reverse_test.go 中的单元测试替换为以下模糊测试。

Fuzzing 也有一些限制。在您的单元测试中,您可以预测Reverse函数的预期输出,并验证实际输出是否满足这些预期。

例如,在测试用例Reverse("Hello, world")中,单元测试将返回指定为"dlrow ,olleH".

模糊测试时,您无法预测预期输出,因为您无法控制输入。

但是,Reverse您可以在模糊测试中验证函数的一些属性。在这个模糊测试中检查的两个属性是:

(1)将字符串反转两次保留原始值

(2)反转的字符串将其状态保留为有效的 UTF-8。

注意单元测试和模糊测试之间的语法差异:

(3)确保新包unicode/utf8已导入。

随着单元测试转换为模糊测试,是时候再次运行测试了。

a.在不进行模糊测试的情况下运行模糊测试,以确保种子输入通过。

如果您在该文件中有其他测试,您也可以运行go test -run=FuzzReverse,并且您只想运行模糊测试。

b.运行FuzzReverse模糊测试,查看是否有任何随机生成的字符串输入会导致失败。这是使用go test新标志-fuzz执行的。

模糊测试时发生故障,导致问题的输入被写入将在下次运行的种子语料库文件中go test,即使没有-fuzz标志也是如此。要查看导致失败的输入,请在文本编辑器中打开写入 testdata/fuzz/FuzzReverse 目录的语料库文件。您的种子语料库文件可能包含不同的字符串,但格式相同。

语料库文件的第一行表示编码版本。以下每一行代表构成语料库条目的每种类型的值。由于 fuzz target 只需要 1 个输入,因此版本之后只有 1 个值。

c.运行没有-fuzz标志的go test; 新的失败种子语料库条目将被使用:

由于我们的测试失败,是时候调试了。

Goroutine调度是一个很复杂的机制,下面尝试用简单的语言描述一下Goroutine调度机制,想要对其有更深入的了解可以去研读一下源码。

首先介绍一下GMP什么意思:

G ----------- goroutine: 即Go协程,每个go关键字都会创建一个协程。

M ---------- thread内核级线程,所有的G都要放在M上才能运行。

P ----------- processor处理器,调度G到M上,其维护了一个队列,存储了所有需要它来调度的G。

Goroutine 调度器P和 OS 调度器是通过 M 结合起来的,每个 M 都代表了 1 个内核线程,OS 调度器负责把内核线程分配到 CPU 的核上执行

模型图:

避免频繁的创建、销毁线程,而是对线程的复用。

1)work stealing机制

  当本线程无可运行的G时,尝试从其他线程绑定的P偷取G,而不是销毁线程。

2)hand off机制

  当本线程M0因为G0进行系统调用阻塞时,线程释放绑定的P,把P转移给其他空闲的线程执行。进而某个空闲的M1获取P,继续执行P队列中剩下的G。而M0由于陷入系统调用而进被阻塞,M1接替M0的工作,只要P不空闲,就可以保证充分利用CPU。M1的来源有可能是M的缓存池,也可能是新建的。当G0系统调用结束后,根据M0是否能获取到P,将会将G0做不同的处理:

如果有空闲的P,则获取一个P,继续执行G0。

如果没有空闲的P,则将G0放入全局队列,等待被其他的P调度。然后M0将进入缓存池睡眠。

如下图

GOMAXPROCS设置P的数量,最多有GOMAXPROCS个线程分布在多个CPU上同时运行

在Go中一个goroutine最多占用CPU 10ms,防止其他goroutine被饿死。

具体可以去看另一篇文章

【Golang详解】go语言调度机制 抢占式调度

当创建一个新的G之后优先加入本地队列,如果本地队列满了,会将本地队列的G移动到全局队列里面,当M执行work stealing从其他P偷不到G时,它可以从全局G队列获取G。

协程经历过程

我们创建一个协程 go func()经历过程如下图:

说明:

这里有两个存储G的队列,一个是局部调度器P的本地队列、一个是全局G队列。新创建的G会先保存在P的本地队列中,如果P的本地队列已经满了就会保存在全局的队列中;处理器本地队列是一个使用数组构成的环形链表,它最多可以存储 256 个待执行任务。

G只能运行在M中,一个M必须持有一个P,M与P是1:1的关系。M会从P的本地队列弹出一个可执行状态的G来执行,如果P的本地队列为空,就会想其他的MP组合偷取一个可执行的G来执行;

一个M调度G执行的过程是一个循环机制;会一直从本地队列或全局队列中获取G

上面说到P的个数默认等于CPU核数,每个M必须持有一个P才可以执行G,一般情况下M的个数会略大于P的个数,这多出来的M将会在G产生系统调用时发挥作用。类似线程池,Go也提供一个M的池子,需要时从池子中获取,用完放回池子,不够用时就再创建一个。

work-stealing调度算法:当M执行完了当前P的本地队列队列里的所有G后,P也不会就这么在那躺尸啥都不干,它会先尝试从全局队列队列寻找G来执行,如果全局队列为空,它会随机挑选另外一个P,从它的队列里中拿走一半的G到自己的队列中执行。

如果一切正常,调度器会以上述的那种方式顺畅地运行,但这个世界没这么美好,总有意外发生,以下分析goroutine在两种例外情况下的行为。

Go runtime会在下面的goroutine被阻塞的情况下运行另外一个goroutine:

用户态阻塞/唤醒

当goroutine因为channel操作或者network I/O而阻塞时(实际上golang已经用netpoller实现了goroutine网络I/O阻塞不会导致M被阻塞,仅阻塞G,这里仅仅是举个栗子),对应的G会被放置到某个wait队列(如channel的waitq),该G的状态由_Gruning变为_Gwaitting,而M会跳过该G尝试获取并执行下一个G,如果此时没有可运行的G供M运行,那么M将解绑P,并进入sleep状态;当阻塞的G被另一端的G2唤醒时(比如channel的可读/写通知),G被标记为,尝试加入G2所在P的runnext(runnext是线程下一个需要执行的 Goroutine。), 然后再是P的本地队列和全局队列。

系统调用阻塞

当M执行某一个G时候如果发生了阻塞操作,M会阻塞,如果当前有一些G在执行,调度器会把这个线程M从P中摘除,然后再创建一个新的操作系统的线程(如果有空闲的线程可用就复用空闲线程)来服务于这个P。当M系统调用结束时候,这个G会尝试获取一个空闲的P执行,并放入到这个P的本地队列。如果获取不到P,那么这个线程M变成休眠状态, 加入到空闲线程中,然后这个G会被放入全局队列中。

队列轮转

可见每个P维护着一个包含G的队列,不考虑G进入系统调用或IO操作的情况下,P周期性的将G调度到M中执行,执行一小段时间,将上下文保存下来,然后将G放到队列尾部,然后从队列中重新取出一个G进行调度。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

除了每个P维护的G队列以外,还有一个全局的队列,每个P会周期性地查看全局队列中是否有G待运行并将其调度到M中执行,全局队列中G的来源,主要有从系统调用中恢复的G。之所以P会周期性地查看全局队列,也是为了防止全局队列中的G被饿死。

M0

M0是启动程序后的编号为0的主线程,这个M对应的实例会在全局变量rutime.m0中,不需要在heap上分配,M0负责执行初始化操作和启动第一个G,在之后M0就和其他的M一样了

G0

G0是每次启动一个M都会第一个创建的goroutine,G0仅用于负责调度G,G0不指向任何可执行的函数,每个M都会有一个自己的G0,在调度或系统调用时会使用G0的栈空间,全局变量的G0是M0的G0

一个G由于调度被中断,此后如何恢复?

中断的时候将寄存器里的栈信息,保存到自己的G对象里面。当再次轮到自己执行时,将自己保存的栈信息复制到寄存器里面,这样就接着上次之后运行了。

我这里只是根据自己的理解进行了简单的介绍,想要详细了解有关GMP的底层原理可以去看Go调度器 G-P-M 模型的设计者的文档或直接看源码

参考: (https://www.cnblogs.com/X-knight/p/11365929.html)

(https://draveness.me/golang/docs/part3-runtime/ch06-concurrency/golang-goroutine/)