面试题答案
一键面试Goroutine调度器工作原理
- M:N调度模型
- 在传统的线程模型中，有1:1（一个用户线程对应一个内核线程）和N:1（多个用户线程映射到一个内核线程）模型。M:N调度模型结合了两者优点，它将M个用户级线程映射到N个内核级线程上（M > N）。
- 在Go语言中，Goroutine是用户级线程（即协程），通过调度器映射到内核线程上执行。这种模型使得Go程序在高并发场景下，能够高效利用系统资源，因为不必为每个Goroutine创建一个内核线程，减少了内核线程切换的开销。
- G - M - P模型
- G（Goroutine）：代表一个协程，每个Goroutine都有自己的栈空间、程序计数器以及需要执行的函数。Goroutine是轻量级的，创建和销毁的开销很小。
- M（Machine）：代表一个内核线程，M负责执行Goroutine。每个M都有一个关联的栈，用于保存M在执行Goroutine过程中的调用栈信息。
- P（Processor）：P主要用于管理和调度Goroutine。它维护着一个本地的Goroutine队列，同时也能从全局Goroutine队列中获取Goroutine。P还负责绑定M到特定的CPU核心，使得M可以在该核心上运行。
- 工作流程：当一个Goroutine被创建时，它会被放入全局Goroutine队列或者某个P的本地队列中。M从P的本地队列或者全局队列中获取Goroutine来执行。如果P的本地队列为空，M会尝试从其他P的本地队列中偷取一半的Goroutine（work - stealing机制）。当Goroutine发生阻塞（如I/O操作）时，M会将其从运行状态切换到等待状态，并寻找其他可运行的Goroutine来执行。
根据调度机制优化高并发程序性能
- 合理设置GOMAXPROCS
- 含义：GOMAXPROCS设置了同时可以执行的最大CPU核数，它会影响P的数量。在Go 1.5之后，默认值是CPU的核数。
- 优化策略：
- 如果程序是CPU密集型的，设置GOMAXPROCS为CPU核数可以充分利用CPU资源。例如，进行大量的数值计算的程序，每个Goroutine主要进行CPU运算，此时设置GOMAXPROCS等于CPU核数，能让每个CPU核心都忙于执行Goroutine，提高计算效率。
- 如果程序是I/O密集型的，适当增加GOMAXPROCS的值可能会提高性能。因为I/O操作时Goroutine会阻塞，此时M可以去执行其他Goroutine。例如，一个网络爬虫程序，大量时间花费在等待网络响应上，增加GOMAXPROCS可以让更多的M在I/O等待时执行其他Goroutine，提高整体的并发效率。但设置过大可能会导致过多的上下文切换开销，需要根据实际情况进行测试和调整。
- 不同硬件环境下的优化策略
- 多核CPU环境：
- 对于多核CPU，应充分利用多核特性。如前面提到的，对于CPU密集型程序，将GOMAXPROCS设置为CPU核数。同时，可以根据业务特点，合理分配不同类型的Goroutine到不同的P上。例如，将计算任务较重的Goroutine和I/O任务较轻的Goroutine分开调度，避免相互影响。
- 可以考虑使用sync.Pool来复用临时对象，减少内存分配和垃圾回收的压力。在多核环境下，垃圾回收的开销可能会对性能产生较大影响，通过复用对象可以减轻这种影响。
- 单核CPU环境：
- 在单核CPU环境下，GOMAXPROCS设置为1即可。此时主要的优化点在于减少Goroutine的阻塞时间。例如，对于I/O操作，可以使用异步I/O方式，让Goroutine在I/O等待时可以让出M，执行其他Goroutine。
- 优化Goroutine内的算法和代码逻辑，减少不必要的计算和内存分配，以提高单核CPU的利用率。因为在单核环境下，没有多核并行执行的优势，单个Goroutine的执行效率就显得尤为重要。
- 多核CPU环境：