面试题：Go中Goroutine并发模型的特点及与线程池的简单对比

Question

请阐述Go语言中Goroutine并发模型的主要特点，包括其轻量级特性体现在哪些方面。并简要说明Goroutine与传统线程池在资源开销、调度方式上的区别。

Answer 1

Goroutine并发模型主要特点

1. 轻量级：Goroutine的创建和销毁开销极小。相比传统线程，创建一个线程需要分配较大的栈空间（通常数MB），而Goroutine初始栈空间只需2KB左右，并且栈空间可以根据需要动态增长和收缩。这使得在同一程序中可以轻松创建数以万计的Goroutine，而创建同样数量的传统线程会耗尽系统资源。
2. 基于消息传递的通信：通过channel进行数据传递和同步，遵循“不要通过共享内存来通信，而要通过通信来共享内存”的原则。这种方式使得并发编程更加安全和易于理解，避免了传统共享内存并发编程中常见的竞态条件等问题。
3. 自动调度：Go语言运行时系统（runtime）有自己的调度器，负责Goroutine的调度。它采用M:N调度模型，即多个Goroutine映射到多个操作系统线程上。运行时调度器会在操作系统线程上多路复用Goroutine，在合适的时机进行切换，不需要程序员手动管理线程上下文切换等复杂操作。

Goroutine轻量级特性体现

1. 栈空间小：初始栈空间仅2KB，远小于传统线程栈空间。
2. 创建开销低：创建Goroutine时，只需分配少量内存用于结构体和初始栈，而创建线程需要操作系统内核参与，涉及较多系统调用和资源分配。
3. 销毁开销低：Goroutine结束时，运行时系统可以快速回收其占用的资源，而线程销毁可能涉及复杂的内核操作。

Goroutine与传统线程池区别

1. 资源开销：
   • Goroutine：资源开销极小，创建、销毁和运行时占用资源少，可大量创建。能在有限资源下支持高并发场景。
   • 传统线程池：线程创建开销大，每个线程占用较多内存（栈空间大），线程池大小受系统资源限制，不能无限制创建线程。
2. 调度方式：
   • Goroutine：由Go运行时调度器管理，采用M:N调度模型，在用户态进行调度，不依赖操作系统内核调度，上下文切换开销小。调度器基于协作式调度，Goroutine在执行系统调用、I/O操作或主动调用runtime.Gosched()时，才会让出执行权。
   • 传统线程池：线程由操作系统内核调度，采用1:1调度模型，即一个线程对应一个内核线程。上下文切换需要陷入内核态，开销较大。内核基于抢占式调度，根据线程优先级等因素强制切换线程执行权。