面试题：Go语言中goroutine与线程的区别

Question

请阐述Go语言里goroutine和传统线程在资源开销、调度方式、创建数量限制等方面有哪些主要区别。

Answer 1

资源开销

• goroutine：
  • 栈空间：初始栈空间很小，一般为2KB左右，随着需求动态增长和收缩，非常节省内存。例如一个简单的HTTP服务器，创建大量goroutine处理请求，因栈空间小，内存占用少。
  • 其他开销：创建和销毁的开销极小，不需要像传统线程那样进行复杂的内核态与用户态切换等操作。
• 传统线程：
  • 栈空间：栈空间一般固定且较大，通常为几MB，创建大量线程时会消耗大量内存。如一个多线程程序创建1000个线程，每个线程栈空间4MB，仅栈空间就消耗4GB内存。
  • 其他开销：创建、销毁和上下文切换开销较大，涉及操作系统内核调度，需要进行用户态到内核态的切换等复杂操作。

调度方式

• goroutine：
  • 由Go运行时（runtime）的调度器（GPM模型：G代表goroutine，P代表处理器，M代表操作系统线程）进行调度，属于协作式调度（又称非抢占式调度）。即一个goroutine在执行过程中主动让出CPU，如执行系统调用、I/O操作、调用runtime.Gosched()函数等。
  • 调度在用户态进行，不涉及操作系统内核，调度速度快，上下文切换开销小。
• 传统线程：
  • 由操作系统内核调度，采用抢占式调度，操作系统根据线程的优先级、时间片等因素强制剥夺线程的CPU使用权。
  • 上下文切换需要进入内核态，开销大，速度相对较慢。

创建数量限制

• goroutine：
  • 由于资源开销小，理论上可创建数量非常多，轻松创建数以万计甚至更多。例如在一个网络爬虫程序中，可以创建几万甚至几十万的goroutine并发请求网页。
• 传统线程：
  • 受系统资源（主要是内存，因每个线程栈空间大）限制，创建数量有限，一般在几千个左右。如果创建过多，可能导致系统内存耗尽，程序崩溃。