golang 高频面试题

简述 Goroutine 的调度流程？

　　

Goroutine 是 Go 语言中的轻量级线程，Go 运行时使用调度器来管理 Goroutine 的执行。调度器的设计旨在高效地利用系统资源，并在多个 Goroutine 之间公平地分配 CPU 时间。以下是 Goroutine 调度的简要流程：

1. Goroutine 的创建：当通过 go 关键字启动一个新的 Goroutine 时，运行时系统会为其分配一个新的 Goroutine 结构体（G），其中包含了该 Goroutine 的栈、程序计数器和其他状态信息。

2. 运行队列：每个 P（处理器，Processor）拥有一个本地运行队列，存储待运行的 Goroutine。全局运行队列用于存储那些没有立即分配到 P 的 Goroutine。当一个新的 Goroutine 被创建时，它通常会被放入当前 P 的本地队列中。

3. 调度循环：

   • 每个 P 循环从其本地运行队列中取出 Goroutine 并运行。
   • 如果本地队列为空，P 会尝试从全局队列中获取 Goroutine。
   • 如果全局队列也为空，P 会尝试从其他 P 的本地队列中窃取一部分 Goroutine 以平衡负载。

4. 上下文切换：Goroutine 调度器会在以下情况下执行上下文切换：

   • 当前 Goroutine 主动让出 CPU（例如通过调用 runtime.Gosched()）。
   • 当前 Goroutine 阻塞（例如通过等待 I/O 或锁）。
   • 定时的抢占调度，确保长时间运行的 Goroutine 不会独占 CPU。

5. 抢占调度：Go 1.14 引入了基于信号的抢占机制，允许调度器在必要时中断正在运行的 Goroutine，以便其他 Goroutine 也能获得执行机会。这是通过在 Goroutine 执行的函数序列中插入检查点实现的。

6. M-P-G 模型：Go 使用 M（Machine）、P、G 模型来管理并发执行：

   • M 代表操作系统线程，负责执行 Go 代
   • P 代表逻辑处理器，管理调度队列，控制可并发执行的上下文。
   • G 代表 Goroutine，实际的并发任务。

通过这些机制，Go 的调度器能够有效地管理大量 Goroutine，从而实现高效的并发执行。

 

调度的流程状态：

 

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线程创建、管理、调度等采用的方式称为线程模型。线程模型一般分为以下三种：

• 内核级线程(Kernel Level Thread)模型
  • 由系统内核创建，创建成本高，上下文切换成本高，上下文切换需要硬件支持，如果线程阻塞，其他线程可以继续执行,进程不会阻塞，应用案例：Window Solaris
• 用户级线程(User Level Thread)模型
  • 由应用程序创建，创建成本低，上下文切换成本低，上下文切换不需要硬件支持，（因为保存线程状态的过程和调用程序都只是本地过程，如果线程阻塞，整个进程将被阻塞）。即不能利用多处理来发挥并发优势，应用案例：Java thread, POSIX threads
• 两级线程模型，也称混合型线程模型
  • 充分吸收上面两种模型的优点，尽量规避缺点。其线程创建在用户空间中完成，线程的调度和同步也在应用程序中进行。一个应用程序中的多个用户级线程被绑定到一些（小于或等于用户级线程的数目）内核级线程上。

 

 

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