最近熟悉 go 项目时,发现项目中有用到 github.com/yuin/gopher-lua 这个包,之前并没有接触过,特意去看了官方文档和找了些网上的资料,特此记录下。
本次介绍计划分为两篇文章,这一次主要介绍 github.com/yuin/gopher-lua 这个包的介绍以及基础使用,下一边将介绍 github.com/yuin/gopher-lua 是如何在项目中使用的。如有不对的地方,请不吝赐教,谢谢。
文章中的 gopher-lua 如果没有特别说明,即为:github.com/yuin/gopher-lua。
1、 gopher-lua 基础介绍
我们先开看看官方是如何介绍自己的:
GopherLua is a Lua5.1(+ goto statement in Lua5.2) VM and compiler written in Go. GopherLua has a same goal with Lua: Be a scripting language with extensible semantics . It provides Go APIs that allow you to easily embed a scripting language to your Go host programs.
GopherLua是一个Lua5.1(Lua5.2中的+goto语句)虚拟机和用Go编写的编译器。GopherLua与Lua有着相同的目标:成为一种具有可扩展语义的脚本语言。它提供了Go API,允许您轻松地将脚本语言嵌入到Go主机程序中。
看上面的翻译还是有点抽象,说说自己的理解。 github.com/yuin/gopher-lua 是一个纯 Golang 实现的 Lua 虚拟机,它能够很轻松的在 go 写的程序中调用 lua 脚本。另外提一嘴,使用插件后,也能够在 lua 脚本中调用 go 写好的代码。挺秀的!
接下来我们看一看, github.com/yuin/gopher-lua 的性能如何,这里就直接引用官方自己做的测试来介绍。详情见 wiki page 链接。点进链接过后,发现性能还不错,执行效率和性能仅比 C 实现的 bindings 差点。
官方测试例子是生成斐波那契数列
,测试执行结果如下:
prog | time |
---|---|
anko | 182.73s |
otto | 173.32s |
go-lua | 8.13s |
Python3.4 | 5.84s |
GopherLua | 5.40s |
lua5.1.4 | 1.71s |
2、 gopher-lua 基础介绍
下面的介绍,都是基于 v1.1.0
版本进行的。
go get github.com/yuin/gopher-lua@v1.1.0
Go
的版本需要 >= 1.9
2.1 gopher-lua 中的 hello world
这里写一个简单的程序,了解 gopher-lua 是如何使用的。
package mainimport (lua "github.com/yuin/gopher-lua")func main() {// 1、创建 lua 的虚拟机L := lua.NewState()// 执行完毕后关闭虚拟机defer L.Close()// 2、加载fib.luaif err := L.DoString(`print("hello world")`); err != nil {panic(err)}}
执行结果:
hello world
看到这里,感觉没啥特别的地方,接下来,我们看一看 gopher-lua
如何调用事先写好的 lua脚本
。
fib.lua
脚本内容:
function fib(n) if n < 2 then return n end return fib(n-1) + fib(n-2)end
main.go
package mainimport ("fmt"lua "github.com/yuin/gopher-lua")func main() {// 1、创建 lua 的虚拟机L := lua.NewState()defer L.Close()// 加载fib.luaif err := L.DoFile(`fib.lua`); err != nil {panic(err)}// 调用fib(n)err := L.CallByParam(lua.P{Fn: L.GetGlobal("fib"), // 获取fib函数引用NRet: 1, // 指定返回值数量Protect: true, // 如果出现异常,是panic还是返回err}, lua.LNumber(10)) // 传递输入参数nif err != nil {panic(err)}// 获取返回结果ret := L.Get(-1)// 从堆栈中扔掉返回结果 // 这里一定要注意,不调用此方法,后续再调用 L.Get(-1) 获取的还是上一次执行的结果 // 这里大家可以自己测试下L.Pop(1)// 打印结果res, ok := ret.(lua.LNumber)if ok {fmt.Println(int(res))} else {fmt.Println("unexpected result")}}
执行结果:
55
从上面我们已经能够感受到部分 gopher-lua
的魅力了。接下来,我们就一起详细的学习学习 gopher-lua
。
2.2 gopher-lua 中的数据类型
All data in a GopherLua program is an LValue
. LValue
is an interface type that has following methods.
GopherLua程序中的所有数据都是一个LValue。LValue是一种具有以下方法的接口类型。
String() string
Type() LValueType
// value.go:29type LValue interface {String() stringType() LValueType// to reduce `runtime.assertI2T2` costs, this method should be used instead of the type assertion in heavy paths(typically inside the VM).assertFloat64() (float64, bool)// to reduce `runtime.assertI2T2` costs, this method should be used instead of the type assertion in heavy paths(typically inside the VM).assertString() (string, bool)// to reduce `runtime.assertI2T2` costs, this method should be used instead of the type assertion in heavy paths(typically inside the VM).assertFunction() (*LFunction, bool)}
上面来自官方的介绍,接下来我们看看 gopher-lua
支持那些数据类型。
Type name | Go type | Type() value | Constants |
---|---|---|---|
LNilType | (constants) | LTNil | LNil |
LBool | (constants) | LTBool | LTrue , LFalse |
LNumber | float64 | LTNumber | - |
LString | string | LTString | - |
LFunction | struct pointer | LTFunction | - |
LUserData | struct pointer | LTUserData | - |
LState | struct pointer | LTThread | - |
LTable | struct pointer | LTTable | - |
LChannel | chan LValue | LTChannel | - |
具体的实现,大家有兴趣,可以自己去看看源码,这里就不做分析了。
那我们是如何知道 go 调用 lua 函数后,得到结果的类型呢?我们可以通过以下方式来知道:
package mainimport ("fmt"lua "github.com/yuin/gopher-lua")func main() {// 1、创建 lua 的虚拟机L := lua.NewState()defer L.Close()// 加载fib.luaif err := L.DoFile(`fib.lua`); err != nil {panic(err)}TestString(L)}func TestString(L *lua.LState) {err := L.CallByParam(lua.P{Fn: L.GetGlobal("TestLString"), // 获取函数引用NRet: 1, // 指定返回值数量Protect: true, // 如果出现异常,是panic还是返回err})if err != nil {panic(err)}lv := L.Get(-1) // get the value at the top of the stack// 从堆栈中扔掉返回结果L.Pop(1)if str, ok := lv.(lua.LString); ok {// lv is LStringfmt.Println(string(str))}if lv.Type() != lua.LTString {panic("string required.")}}
fib.lua中的代码:
function TestLString() return "this is test"end
接下来看看指针类型是如何判断的:
lv := L.Get(-1) // get the value at the top of the stackif tbl, ok := lv.(*lua.LTable); ok { // lv is LTable fmt.Println(L.ObjLen(tbl))}
特别注意:
LBool
,LNumber
,LString
这三类不是指针类型,其他的都属于指针类型。LNilType and LBool
这里没看懂官方在说什么,知道的可以告知下,谢谢。- lua 中,
nil和false
都是认为是错误的情况。nil
表示一个无效值(在条件表达式中相当于false)。
大家有不明白的地方,推荐去看看官方怎么说的。
2.3 gopher-lua 中的调用堆栈和注册表大小
官方还介绍了性能优化这块的内容,我就不介绍了,大家感兴趣可以去看官方。
主要是对于我这种非科班出生的菜鸟来说,还是有点难度的,这里就不瞎说了,免得误导大家。哈哈……
一般来说,使用默认的方式,性能不会太差。对性能没有特别高的要求,也没有必要去折腾这个。
3、gopher-lua 中常用的API3.1 lua 调用 Go 中的代码
test.lua 脚本内容:
print(double(100))
main.go 中的内容:
package mainimport ("fmt"lua "github.com/yuin/gopher-lua")func main() {L := lua.NewState()defer L.Close()L.SetGlobal("double", L.NewFunction(Double)) /* Original lua_setglobal uses stack... */L.DoFile("test.lua")}func Double(L *lua.LState) int {fmt.Println("coming go code.............")lv := L.ToInt(1) /* get argument */L.Push(lua.LNumber(lv * 2)) /* push result */return 1 /* number of results */}
执行结果:
coming go code.............200
上面我们已经实现了一个简单的 lua 脚本中调用 go 代码的功能。
3.2 使用Go创建模块给lua使用
上面介绍了 lua 中调用 Go中的代码,Go提供的功能不多还好,直接使用即可,但是实际项目中,既然使用到了Go和lua结合的模式,必然会存在Go提供基础功能,lua来编写业务的方式,这个时候如果还是使用上面的方式,使用起来将非常不方便。这里提供了一种方式,将Go中的功能封装成一个模块,提供给 lua 使用,这样就方便许多。
接下来我们一起看看怎么做。
mymodule.go 的内容:
package mainimport ("fmt"lua "github.com/yuin/gopher-lua")func Loader(L *lua.LState) int {// register functions to the tablemod := L.SetFuncs(L.NewTable(), exports)// register other stuffL.SetField(mod, "name", lua.LString("testName"))// returns the moduleL.Push(mod)return 1}var exports = map[string]lua.LGFunction{"MyAdd": MyAdd,}func MyAdd(L *lua.LState) int {fmt.Println("coming custom MyAdd")x, y := L.ToInt(1), L.ToInt(2)// 原谅我还不知道怎么把计算结果返回给 lua ,太菜了啦 // 不过用上另外一个包后,我知道,具体看实战篇。fmt.Println(x)fmt.Println(y)return 1}
main.go 的内容:
package mainimport lua "github.com/yuin/gopher-lua"func main() {L := lua.NewState()defer L.Close()L.PreloadModule("myModule", Loader)if err := L.DoFile("main.lua"); err != nil {panic(err)}}
main.lua 的内容:
local m = require("myModule")m.MyAdd(10, 20)print(m.name)
运行 main.go 得到执行结果:
coming custom MyAdd10 20 testName
3.3 Go 调用 lua 中的代码
lua 中的代码
function TestGoCallLua(x, y) return x+y, x*yend
go 中的代码
func TestTestGoCallLua(L *lua.LState) {err := L.CallByParam(lua.P{Fn: L.GetGlobal("TestGoCallLua"), // 获取函数引用NRet: 2, // 指定返回值数量,注意这里的值是 2Protect: true, // 如果出现异常,是panic还是返回err}, lua.LNumber(10), lua.LNumber(20))if err != nil {panic(err)}multiplicationRet := L.Get(-1)addRet := L.Get(-2)if str, ok := multiplicationRet.(lua.LNumber); ok {fmt.Println("multiplicationRet is: ", int(str))}if str, ok := addRet.(lua.LNumber); ok {fmt.Println("addRet is: ", int(str))}}
具体的可以看 xxx 中的 TestTestGoCallLua 函数。
执行结果:
multiplicationRet is: 200addRet is: 30
3.4 lua中使用go中定义好的类型
这里我们直接使用官方的例子:
type Person struct { Name string}const luaPersonTypeName = "person"// Registers my person type to given L.func registerPersonType(L *lua.LState) { mt := L.NewTypeMetatable(luaPersonTypeName) L.SetGlobal("person", mt) // static attributes L.SetField(mt, "new", L.NewFunction(newPerson)) // methods L.SetField(mt, "__index", L.SetFuncs(L.NewTable(), personMethods))}// Constructorfunc newPerson(L *lua.LState) int { person := &Person{L.CheckString(1)} ud := L.NewUserData() ud.Value = person L.SetMetatable(ud, L.GetTypeMetatable(luaPersonTypeName)) L.Push(ud) return 1}// Checks whether the first lua argument is a *LUserData with *Person and returns this *Person.func checkPerson(L *lua.LState) *Person { ud := L.CheckUserData(1) if v, ok := ud.Value.(*Person); ok { return v } L.ArgError(1, "person expected") return nil}var personMethods = map[string]lua.LGFunction{ "name": personGetSetName,}// Getter and setter for the Person#Namefunc personGetSetName(L *lua.LState) int { p := checkPerson(L) if L.GetTop() == 2 { p.Name = L.CheckString(2) return 0 } L.Push(lua.LString(p.Name)) return 1}func main() { L := lua.NewState() defer L.Close() registerPersonType(L) if err := L.DoString(` p = person.new("Steeve") print(p:name()) -- "Steeve" p:name("Alice") print(p:name()) -- "Alice" `); err != nil { panic(err) }}
官方还讲解了如何使用 go 中的context 来结束lua代码的执行,这里我就不演示了,大家自行研究。
3.5 gopher_lua 中goroutine的说明
这里直接放官方的文档,大家自行理解
The LState is not goroutine-safe. It is recommended to use one LState per goroutine and communicate between goroutines by using channels.
LState不是goroutine安全的。建议每个goroutine使用一个LState,并通过使用通道在goroutine之间进行通信。
Channels are represented by channel objects in GopherLua. And a channel table provides functions for performing channel operations.
在GopherLua中,通道由通道对象表示。通道表提供了执行通道操作的函数。这意味着,我们可以使用通道对象来创建、发送和接收消息,并使用通道表中的函数来控制通道的行为。通道是一种非常有用的并发编程工具,可以帮助我们在不同的goroutine之间进行通信和同步。通过使用GopherLua中的通道对象和通道表,我们可以轻松地在Lua代码中实现并发编程。
Some objects can not be sent over channels due to having non-goroutine-safe objects inside itself.
某些对象无法通过通道发送,因为其内部有非goroutine安全的对象。
- a thread(state)
- a function
- an userdata
- a table with a metatable
上面这四种类型就不支持往通道中发送。
package mainimport (lua "github.com/yuin/gopher-lua""time")func receiver(ch, quit chan lua.LValue) {L := lua.NewState()defer L.Close()L.SetGlobal("ch", lua.LChannel(ch))L.SetGlobal("quit", lua.LChannel(quit))if err := L.DoString(` local exit = false while not exit do -- 这个 channel 的写法是固定的 ?? channel.select( {"|<-", ch, function(ok, v) if not ok then print("channel closed") exit = true else print("received:", v) end end}, {"|<-", quit, function(ok, v) print("quit") exit = true end} ) end `); err != nil {panic(err)}}func sender(ch, quit chan lua.LValue) {L := lua.NewState()defer L.Close()L.SetGlobal("ch", lua.LChannel(ch))L.SetGlobal("quit", lua.LChannel(quit))if err := L.DoString(` ch:send("1") ch:send("2") `); err != nil {panic(err)}ch <- lua.LString("3")quit <- lua.LTrue}func main() {ch := make(chan lua.LValue)quit := make(chan lua.LValue)go receiver(ch, quit)go sender(ch, quit)time.Sleep(3 * time.Second)}
执行结果:
received: 1received: 2received: 3quit
4、gopher_lua 性能优化
下面这些内容,主要来自参考的文章,大家可以点击当 Go 遇上了 Lua 查看原文。
如果侵权,请联系删除,谢谢。
4.1 提前编译
在查看上述 DoString(...)
方法的调用链后,我们发现每执行一次 DoString(...)
或 DoFile(...)
,都会各执行一次 parse 和 compile 。
func (ls *LState) DoString(source string) error { if fn, err := ls.LoadString(source); err != nil { return err } else { ls.Push(fn) return ls.PCall(0, MultRet, nil) }}func (ls *LState) LoadString(source string) (*LFunction, error) { return ls.Load(strings.NewReader(source), "")}func (ls *LState) Load(reader io.Reader, name string) (*LFunction, error) { chunk, err := parse.Parse(reader, name) // ... proto, err := Compile(chunk, name) // ...}
从这一点考虑,在同份 Lua 代码将被执行多次(如在 http server 中,每次请求将执行相同 Lua 代码)的场景下,如果我们能够对代码进行提前编译,那么应该能够减少 parse 和 compile 的开销(如果这属于 hotpath 代码)。根据 Benchmark 结果,提前编译确实能够减少不必要的开销。
package glua_testimport ( "bufio" "os" "strings" lua "github.com/yuin/gopher-lua" "github.com/yuin/gopher-lua/parse")// 编译 lua 代码字段func CompileString(source string) (*lua.FunctionProto, error) { reader := strings.NewReader(source) chunk, err := parse.Parse(reader, source) if err != nil { return nil, err } proto, err := lua.Compile(chunk, source) if err != nil { return nil, err } return proto, nil}// 编译 lua 代码文件func CompileFile(filePath string) (*lua.FunctionProto, error) { file, err := os.Open(filePath) defer file.Close() if err != nil { return nil, err } reader := bufio.NewReader(file) chunk, err := parse.Parse(reader, filePath) if err != nil { return nil, err } proto, err := lua.Compile(chunk, filePath) if err != nil { return nil, err } return proto, nil}func BenchmarkRunWithoutPreCompiling(b *testing.B) { l := lua.NewState() for i := 0; i < b.N; i++ { _ = l.DoString(`a = 1 + 1`) } l.Close()}func BenchmarkRunWithPreCompiling(b *testing.B) { l := lua.NewState() proto, _ := CompileString(`a = 1 + 1`) lfunc := l.NewFunctionFromProto(proto) for i := 0; i < b.N; i++ { l.Push(lfunc) _ = l.PCall(0, lua.MultRet, nil) } l.Close()}// goos: darwin// goarch: amd64// pkg: glua// BenchmarkRunWithoutPreCompiling-8 100000 19392 ns/op 85626 B/op 67 allocs/op// BenchmarkRunWithPreCompiling-8 1000000 1162 ns/op 2752 B/op 8 allocs/op// PASS// ok glua 3.328s
4.2 虚拟机实例池
看到这里的需要注意,官方提醒我们,在每个 goroutine
在同份 Lua 代码被执行的场景下,除了可使用提前编译优化性能外,我们还可以引入虚拟机实例池。
因为新建一个 Lua 虚拟机会涉及到大量的内存分配操作,如果采用每次运行都重新创建和销毁的方式的话,将消耗大量的资源。引入虚拟机实例池,能够复用虚拟机,减少不必要的开销。
func BenchmarkRunWithoutPool(b *testing.B) { for i := 0; i < b.N; i++ { l := lua.NewState() _ = l.DoString(`a = 1 + 1`) l.Close() }}func BenchmarkRunWithPool(b *testing.B) { pool := newVMPool(nil, 100) for i := 0; i < b.N; i++ { l := pool.get() _ = l.DoString(`a = 1 + 1`) pool.put(l) }}// goos: darwin// goarch: amd64// pkg: glua// BenchmarkRunWithoutPool-8 10000 129557 ns/op 262599 B/op 826 allocs/op// BenchmarkRunWithPool-8 100000 19320 ns/op 85626 B/op 67 allocs/op// PASS// ok glua 3.467s
Benchmark 结果显示,虚拟机实例池的确能够减少很多内存分配操作。
下面给出了 README 提供的实例池实现,但注意到该实现在初始状态时,并未创建足够多的虚拟机实例(初始时,实例数为 0),以及存在 slice 的动态扩容问题,这都是值得改进的地方。
type lStatePool struct { m sync.Mutex saved []*lua.LState}func (pl *lStatePool) Get() *lua.LState { pl.m.Lock() defer pl.m.Unlock() n := len(pl.saved) if n == 0 { return pl.New() } x := pl.saved[n-1] pl.saved = pl.saved[0 : n-1] return x}func (pl *lStatePool) New() *lua.LState { L := lua.NewState() // setting the L up here. // load scripts, set global variables, share channels, etc... return L}func (pl *lStatePool) Put(L *lua.LState) { pl.m.Lock() defer pl.m.Unlock() pl.saved = append(pl.saved, L)}func (pl *lStatePool) Shutdown() { for _, L := range pl.saved { L.Close() }}// Global LState poolvar luaPool = &lStatePool{ saved: make([]*lua.LState, 0, 4),}
参考链接:
github.com/yuin/gopher-lua
当 Go 遇上了 Lua