面试题：Go 语言中如何判断一个 Goroutine 是否处于阻塞状态

Question

在 Go 语言中，给定一段包含多个 Goroutine 的代码，例如可能有网络请求、文件读写等操作的代码，阐述你如何判断某个特定的 Goroutine 处于阻塞状态？请结合相关工具和原理进行说明。

Answer 1

1. 原理：
   • 在 Go 语言中，Goroutine 阻塞通常发生在等待资源（如网络 I/O、文件 I/O、channel 操作等）的时候。当一个 Goroutine 执行这些操作时，如果资源不可用，它会进入阻塞状态，让出 CPU 时间片给其他可运行的 Goroutine。
2. 使用pprof工具：
   • 引入runtime/pprof包： 在代码中引入runtime/pprof包，例如：

     package main
     
     import (
         "fmt"
         "net/http"
         _ "net/http/pprof"
         "time"
     )
     

   • 启动pprof HTTP 服务： 在main函数中启动一个 HTTP 服务来暴露pprof数据，如：

     func main() {
         go func() {
             http.ListenAndServe("localhost:6060", nil)
         }()
         // 你的包含多个 Goroutine 的业务逻辑代码
         time.Sleep(10 * time.Second)
     }
     

   • 分析pprof数据：
     • CPU 分析：通过访问http://localhost:6060/debug/pprof/profile，可以获取 CPU 性能分析数据。如果某个 Goroutine 长时间占用 CPU，它可能并没有阻塞。
     • Goroutine 分析：访问http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine?debug=2，这个页面会展示所有活跃的 Goroutine 的堆栈信息。通过分析堆栈信息，可以判断 Goroutine 是否处于阻塞状态。例如，如果一个 Goroutine 停留在网络 I/O 相关的函数（如net/http包中的Do方法），或者文件 I/O 相关函数（如os.Read），那么它很可能处于阻塞状态。
3. 使用runtime/debug.Stack：
   • 在关键位置获取堆栈： 在代码中，你可以在一些关键位置，比如在可能出现阻塞的操作前后，使用runtime/debug.Stack函数获取当前 Goroutine 的堆栈信息。例如：

     package main
     
     import (
         "fmt"
         "runtime/debug"
     )
     
     func blockedGoroutine() {
         fmt.Println("Goroutine started")
         stack1 := debug.Stack()
         // 假设这里有一个可能阻塞的操作，如从 channel 读取数据
         var ch chan int
         <-ch
         stack2 := debug.Stack()
         fmt.Printf("Stack before blocking: %s\n", stack1)
         fmt.Printf("Stack after blocking: %s\n", stack2)
     }
     

   • 分析堆栈信息： 通过比较操作前后的堆栈信息，如果操作后堆栈没有更新或者停留在某个特定的函数（如等待 channel 数据的函数），可以推断该 Goroutine 处于阻塞状态。