面试题：Go中Goroutine与线程在资源占用方面的区别

Question

请阐述Go语言里Goroutine与传统线程在资源占用上有哪些显著的不同点，并说明为什么Goroutine在这方面具有优势。

Answer 1

资源占用不同点

1. 内存占用：
   • 传统线程：每个线程栈的初始大小通常相对较大，比如在许多操作系统上，默认线程栈大小可能是几MB（例如2MB）。这意味着创建大量线程时，内存占用会迅速增长，很容易耗尽系统内存。
   • Goroutine：Goroutine的栈初始大小非常小，一般只有2KB左右。并且其栈空间是可以根据需要动态增长和收缩的。这使得在创建大量Goroutine时，内存占用相对较少。
2. 创建开销：
   • 传统线程：创建线程的开销较大，因为操作系统需要为每个线程分配内核资源，如独立的内核栈、线程控制块（TCB）等。这些操作涉及到系统调用，会带来较高的上下文切换成本。
   • Goroutine：创建Goroutine的开销极小，它是由Go运行时（runtime）在用户态进行管理的。Go运行时通过自己的调度器（GPM模型：Goroutine、Processor、Machine）来管理Goroutine，创建一个Goroutine只需要在用户态分配少量内存用于栈和一些控制信息。

Goroutine优势原因

1. 高效利用内存：由于Goroutine栈的初始大小小且可动态伸缩，在处理大量并发任务时，能有效避免因大量内存占用导致的系统资源耗尽问题。例如在一个高并发的网络服务器应用中，如果使用传统线程，可能在处理几千个并发连接时就因为内存不足而崩溃；而使用Goroutine，可轻松处理数万个甚至更多的并发连接。
2. 高并发性能：极小的创建开销使得可以快速创建大量Goroutine，适合高并发场景。同时，Go运行时的调度器采用M:N调度模型（多个Goroutine映射到多个操作系统线程上），能更灵活地调度Goroutine，减少上下文切换开销。相比之下，传统线程的上下文切换开销大，在高并发时性能会显著下降。