面试题：Go语言中Goroutine优化线程问题的关键机制是什么

Question

请简要阐述Go引入Goroutine后，在优化线程问题方面，其相较于传统线程模型，关键的优化机制体现在哪些方面，比如调度、资源占用等角度。

Answer 1

• 调度方面：
  • 轻量级调度：Goroutine非常轻量级，创建和销毁开销极小。相比传统线程，一个程序可轻松创建成千上万的Goroutine，而创建大量传统线程会消耗大量系统资源且导致性能问题。
  • 协作式调度：Goroutine采用协作式调度（M:N调度模型），由Go运行时（runtime）的调度器管理。多个Goroutine可复用少量操作系统线程（M），当一个Goroutine阻塞（如进行I/O操作）时，调度器能将其他可运行的Goroutine调度到线程上执行，避免线程阻塞浪费资源，提高CPU利用率。而传统线程模型多为一对一（1:1）调度，线程阻塞会导致对应的内核线程阻塞，降低效率。
  • 调度策略：调度器使用工作窃取算法（work - stealing），当某个线程的本地Goroutine队列空了，它可以从其他线程的队列中窃取Goroutine来执行，负载均衡效果好，充分利用多核CPU资源。
• 资源占用方面：
  • 内存占用少：Goroutine初始栈空间小，一般只有2KB左右，相比传统线程栈的数MB，大大节省内存。并且Goroutine栈可根据需要动态增长和收缩，进一步优化内存使用。
  • 系统资源开销小：由于Goroutine复用操作系统线程，减少了操作系统内核线程数量，降低了内核态与用户态切换带来的开销，也减少了内核资源（如内核栈、线程控制块等）的占用。