知道Go第一个Goroutine是如何创建的麽？_golang 第一个 goroutine-优快云博客

本文深入解析Go语言中Goroutine的创建过程，从`newproc`和`newproc1`函数出发，详细阐述如何为`runtime.main`创建一个新的执行上下文，包括参数传递、栈空间分配和调度准备。通过源码分析，展示了从创建到加入运行队列的完整流程。

还是上篇文章的例子：

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

接着上篇文章来聊。

schedinit完成调度系统初始化之后，返回到rt0_go中开始调用newproc()，创建一个新的goroutine用于执行mainPC所对应的runtime.main()。

来看runtime/asm_amd64.s文件197行代码：

# create a new goroutine to start programMOVQ  $runtime·mainPC(SB), AX # entry，mainPC是runtime.main# newproc的第二个参数入栈，也就是新的goroutine需要执行的函数PUSHQ  AX          # AX = &funcval{runtime·main},# newproc的第一个参数入栈，该参数表示runtime.main函数需要的参数大小，因为runtime.main没有参数，所以这里是0PUSHQ  $0CALL  runtime·newproc(SB) # 创建main goroutinePOPQ  AXPOPQ  AX# start this MCALL  runtime·mstart(SB)  # 主线程进入调度循环，运行刚刚创建的goroutine# 上面的mstart永远不应该返回的，如果返回了，一定是代码逻辑有问题，直接abortCALL  runtime·abort(SB)// mstart should never returnRETDATA  runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main(SB)GLOB  Lruntime·mainPC(SB),RODATA,$8

runtime.main()最后调main.main()，所以分析runtime.main()之前先看newproc()。

newproc用于创建新的goroutine，有两个参数，新创建出来的goroutine会先从第二个参数fn开始执行，fn可能也会有参数，而newproc第一个参数就是fn的参数，以字节为单位。

来看如下Go代码：

func start(a, b, c int64) {    ......}func main() {    go start(1, 2, 3)}

编译器编译上述代码时，会将其调整为对newproc的调用，编译之后的代码逻辑基本等同于如下代码案例：

func main() {    push 0x3    push 0x2    push 0x1    runtime.newproc(24, start)}

编译器编译时会首先用几条指令将start需用到的三个参数压栈，然后调用newproc。

因为start的三个int64类型参数共占24字节，所以传递给newproc的第一个参数是24，表示start需要24字节大小的参数。

那为什么需要传递fn的参数大小给newproc呢？

这是因为newproc将创建一个新的goroutine来执行fn，而这个新创建的goroutine与当前的goroutine使用的不是一个栈，所以就需要在创建新的goroutine时就将fn需要用到的参数从当前goroutine栈上拷贝到新的goroutine所使用的栈上，如此才能让其开始执行，而newproc本身并不知道需要拷贝多少数据到新创建的goroutine的栈上，所以需要使用参数的方式来指定拷贝多少数据。

再来继续分析newproc，它其实是newproc1的一个包装。

来看runtime/proc.go文件第3232行详细代码：

// Create a new g running fn with siz bytes of arguments.// Put it on the queue of g's waiting to run.// The compiler turns a go statement into a call to this.// Cannot split the stack because it assumes that the arguments// are available sequentially after &fn; they would not be// copied if a stack split occurred.//go:nosplitfunc newproc(siz int32, fn *funcval) {    //函数调用参数入栈顺序是从右向左，而且栈是从高地址向低地址增长的    //注意：argp指向fn函数的第一个参数，而不是newproc函数的参数    //参数fn在栈上的地址+8的位置存放的是fn函数的第一个参数    argp := add(unsafe.Pointer(&fn), sys.PtrSize)    gp := getg()  //获取正在运行的g，初始化时是m0.g0       //getcallerpc()返回一个地址，也就是调用newproc时由call指令压栈的函数返回地址，    //对于我们现在这个场景来说，pc就是CALLruntime·newproc(SB)指令后面的POPQ AX这条指令的地址    pc := getcallerpc()       //systemstack的作用是切换到g0栈执行作为参数的函数    //我们这个场景现在本身就在g0栈，因此什么也不做，直接调用作为参数的函数    systemstack(func() {        newproc1(fn, (*uint8)(argp), siz, gp, pc)    })}

通过上述代码可以看到，这里最重要的准备工作有两个，其一就是获取fn第一个参数的地址，也就是代码中的argp，另一个就是使用systemstack切换到g0栈，当然了，本文的初始化的场景本就在g0，所以不需要切换，但这个函数是通用的，在用户goroutine中，也会再次创建goroutine，此时就需要进行栈的切换。

newproc1第一个参数fn是新创建goroutine需执行的函数，fn的结构体类型为funcval，其定义如下:

type funcval struct {    fn uintptr    // variable-size, fn-specific data here}

newproc1第二个参数argp是fn第一个参数的地址，第三个参数为fn的参数以字节为单位的大小，要了解的是newproc1是在g0栈上运行的，来分段看下源码。

首先是runtime/proc.go文件第3248行：

// Create a new g running fn with narg bytes of arguments starting// at argp. callerpc is the address of the go statement that created// this. The new g is put on the queue of g's waiting to run.func newproc1(fn *funcval, argp *uint8, narg int32, callergp *g, callerpc uintptr) {    //因为已经切换到g0栈，所以无论什么场景都有 _g_ = g0，当然这个g0是指当前工作线程的g0    //对于我们这个场景来说，当前工作线程是主线程，所以这里的g0 = m0.g0    _g_ := getg()     ......    _p_ := _g_.m.p.ptr() //初始化时_p_ = g0.m.p，从前面的分析可以知道其实就是allp[0]    newg := gfget(_p_) //从p的本地缓冲里获取一个没有使用的g，初始化时没有，返回nil    if newg == nil {         //new一个g结构体对象，然后从堆上为其分配栈，并设置g的stack成员和两个stackgard成员        newg = malg(_StackMin)        casgstatus(newg, _Gidle, _Gdead) //初始化g的状态为_Gdead         //放入全局变量allgs切片中        allgadd(newg) // publishes with a g->status of Gdead so GC scanner doesn't look at uninitialized stack.    }       ......       //调整g的栈顶置针，无需关注    totalSize := 4*sys.RegSize + uintptr(siz) + sys.MinFrameSize // extra space in case of reads slightly beyond frame    totalSize += -totalSize & (sys.SpAlign - 1)                  // align to spAlign    sp := newg.stack.hi - totalSize    spArg := sp    //......       if narg > 0 {         //把参数从执行newproc函数的栈（初始化时是g0栈）拷贝到新g的栈        memmove(unsafe.Pointer(spArg), unsafe.Pointer(argp), uintptr(narg))        // ......    }

上述代码主要是在堆上分配一个g结构体对象，并为这个newg分配一个2048字节大小的栈，并设置好newg的stack成员，然后将newg需要执行的函数的参数从执行newproc的栈（初始化时g0栈）上拷贝到newg的栈，此后newg状态如下所示：

可以看到此时程序中多了个称为newg的g结构体对象，其以获取到从堆上分配而来的2K大小的栈空间，newg的stack.hi和stack.lo分别指向其栈空间的起始地址。

来继续看newproc1的源码，位置是runtime/proc.go文件3314行：

    //把newg.sched结构体成员的所有成员设置为0    memclrNoHeapPointers(unsafe.Pointer(&newg.sched), unsafe.Sizeof(newg.sched))       //设置newg的sched成员，调度器需要依靠这些字段才能把goroutine调度到CPU上运行。    newg.sched.sp = sp  //newg的栈顶    newg.stktopsp = sp    //newg.sched.pc表示当newg被调度起来运行时从这个地址开始执行指令    //把pc设置成了goexit这个函数偏移1（sys.PCQuantum等于1）的位置，    //至于为什么要这么做需要等到分析完gostartcallfn函数才知道    newg.sched.pc = funcPC(goexit) + sys.PCQuantum // +PCQuantum so that previous instruction is in same function    newg.sched.g = guintptr(unsafe.Pointer(newg))    gostartcallfn(&newg.sched, fn) //调整sched成员和newg的栈

上述代码首先对newg的sched进行初始化，其包含了调度器代码调度goroutine到CPU运行时所必须用到的一些信息，其中sched的sp成员表示newg被调度起来运行时应使用的栈的栈顶，sched的pc成员表示newg被调度起来运行时从此地址开始执行指令。

来看下gostartcallfn源码来聊聊为什么上述代码中new.sched.pc被设置成goexit的第二条指令，而不是fn.fn？

gostartcallfn源码如下：

// adjust Gobuf as if it executed a call to fn// and then did an immediate gosave.func gostartcallfn(gobuf *gobuf, fv *funcval) {    var fn unsafe.Pointer    if fv != nil {        fn = unsafe.Pointer(fv.fn) //fn: gorotine的入口地址，初始化时对应的是runtime.main    } else {        fn = unsafe.Pointer(funcPC(nilfunc))    }    gostartcall(gobuf, fn, unsafe.Pointer(fv))}

gostartcallfn先从fv中提取函数地址（初始化时runtime.main），然后就继续执行gostartcall，来看下gostartcall的源码：

// adjust Gobuf as if it executed a call to fn with context ctxt// and then did an immediate gosave.func gostartcall(buf *gobuf, fn, ctxt unsafe.Pointer) {    sp := buf.sp //newg的栈顶，目前newg栈上只有fn函数的参数，sp指向的是fn的第一参数    if sys.RegSize > sys.PtrSize {        sp -= sys.PtrSize        *(*uintptr)(unsafe.Pointer(sp)) = 0    }    sp -= sys.PtrSize //为返回地址预留空间，    //这里在伪装fn是被goexit函数调用的，使得fn执行完后返回到goexit继续执行，从而完成清理工作    *(*uintptr)(unsafe.Pointer(sp)) = buf.pc //在栈上放入goexit+1的地址    buf.sp = sp //重新设置newg的栈顶寄存器    //这里才真正让newg的ip寄存器指向fn函数，注意，这里只是在设置newg的一些信息，newg还未执行，    //等到newg被调度起来运行时，调度器会把buf.pc放入cpu的IP寄存器，    //从而使newg得以在cpu上真正的运行起来    buf.pc = uintptr(fn)     buf.ctxt = ctxt}

上述代码主要作用如下：

调整newg栈空间，将goexit第二条指令入栈，伪造成goexit调用了fn，从而使fn执行完成后调用ret指令返回到goexit继续执行完成最后的清理工作。
重新设置new.buf.pc为需执行函数的地址，也就是fn，在本文中就是runtime.main函数的地址。

调整完成newg的栈和sched之后，来接着看newproc1，源码如下：

    newg.gopc = callerpc  //主要用于traceback    newg.ancestors = saveAncestors(callergp)    //设置newg的startpc为fn.fn，该成员主要用于函数调用栈的traceback和栈收缩    //newg真正从哪里开始执行并不依赖于这个成员，而是sched.pc    newg.startpc = fn.fn      ......       //设置g的状态为_Grunnable，表示这个g代表的goroutine可以运行了    casgstatus(newg, _Gdead, _Grunnable)    ......       //把newg放入_p_的运行队列，初始化的时候一定是p的本地运行队列，其它时候可能因为本地队列满了而放入全局队列    runqput(_p_, newg, true)    ......}

上述代码比较直观，先是设置了几个与调度无关的成员变量，然后修改newg状态为_Grunnable并将其放入运行队列，至此程序上真正意义的第一个goroutine构建完成。

此时newg也就是main goroutine状态如下所示：

说明如下：

main goroutine对应的newg的sched已初始化完成，上图只显示pc（指向runtime.main的第一条指令）和sp（指向newg的栈顶内存单元），sp指向的内存单元保存了runtime.main执行完成后的返回地址，也就是runtime.goexit的第二条指令，在预期中，runtime.main执行完毕后就回去执行runtime.exit的CALL runtime.goexit1(SB)指令。
newg已放入当前主线程绑定的p的本地运行队列，因为它是第一个goroutine，所以被放在本地运行队列的头部。
newg的m为nil，因为它还没被调度起来运行，也还未跟任何m进行绑定。

本文主要聊的就是程序第一个goroutine也就是main goroutine的创建，下文再来聊聊它是怎么被主工作线程调度到CPU去执行的。

以上仅为个人观点，不一定准确，能帮到各位那是最好的。

好啦，到这里本文就结束了，喜欢的话就来个三连击吧。

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