Go核心特性

1.goroutine

协程是用户态轻量级线程，它是线程调度的基本单位。

使用者分配足够多的任务，系统能自动帮助使用者把任务分配到 CPU 上，让这些任务尽量并发运作。这种机制在 Go语言中被称为 goroutine（协程）。

2.channel

Don’t communicate by sharing memory, share memory by communicating.

channel是go语言协程中数据通信的双向通道。但是在实际应用中，为了代码的简单和易懂，一般使用的channel是单向的。

缓冲机制

有缓冲

package main

import "fmt"

/*有缓冲*/
func main() {
	ch := make(chan int, 3)//缓冲区大小为3，消息个数小于等于3都不会阻塞goroutine
	ch <- 1
	fmt.Println(<-ch)//输出1
	ch <- 2
	fmt.Println(<-ch)//输出2
	ch <- 3
	ch <- 4
	fmt.Println(len(ch))//输出2，表示是channel有两个消息
	fmt.Println(cap(ch))//输出3，表示缓存大小总量为3
}

无缓冲

package main

import "fmt"

/*无缓冲*/
func main() {
	ch := make(chan int, 3)
	ch <- 2
	ch <- 1
	ch <- 3
	elem := <-ch
	fmt.Println("The first element received from channel ch:%v\n", elem)
}

3.defer

defer执行顺序和调用顺序相反，类似于栈先进后出。

defer一般用于资源的释放和异常的捕捉, 作为Go语言的特性之一.

defer 语句会将其后面跟随的语句进行延迟处理. 意思就是说 跟在defer后面的语言 将会在程序进行最后的return之后再执行.

在 defer 归属的函数即将返回时，将延迟处理的语句按 defer 的逆序进行执行，也就是说，先被 defer 的语句最后被执行，最后被 defer 的语句，最先被执行。

4.切片

5.垃圾回收机制

6.int与int32

go语言中的int的大小是和操作系统位数相关的，如果是32位操作系统，int类型的大小就是4字节。如果是64位操作系统，int类型的大小就是8个字节。除此之外uint也与操作系统有关。

int8占1个字节，int16占2个字节，int32占4个字节，int64占8个字节。

7.interface代替继承多态

8.字母大小设置可见性

9.没有模板泛型

10.所有类型初始化默认为0

11.反射

底层实现

切片（slice）和数组的区别

切片	数组
长度可以不断增加但不会减少	初始化确定数组的长度
长度可变	长度固定、值传递
底层实现数组每个数据的引用、指针，自身是结构体	函数参数传递需要制定数组长度

make与new的区别

make	new
make只用于给slice、map、channel类（引用类型）分配内存，返回对应的类型，并非指针	new用于各种类型的内存分配，返回指针，指向对应类型的零值 类型的指针需要分配内存才能赋值，与c中一样

并发编程

runtime

go运行的基础设施

• 协调多线程调度、内存分配、GC
• 操作系统、CPU级别操作的封装（信号处理，系统调用、寄存器操作、原子操作）、CGO
• 性能分析等，pprof、trace、race
• 反射实现

与python、java的runtime不同的是，在运行时与用户代码没有明显的界限，一起打包

最主要的功能是两个方面：调度、GC

调度

众所周知，操作系统内部有着线程、进程调度器，当触发阻塞、时间片用尽、硬件中断的时候，都会涉及到切换的问题

Go在此基础上实现了自己的调度器（调度Goroutine，Go内部最基本的执行单元）

线程与协程

线程：共享堆，不共享栈，其切换由操作系统控制

协程：共享堆，不共享栈，切换由程序员显式控制，可以避免上下文切换的额外消耗，可以运行在一个或多个线程上

协程的切换调度在用户空间完成，不涉及到用户空间到内核空间的切换（寄存器切换、内存数据切换、栈切换、安全检查），线程调度里面的taskstructure除了CPU信息之外，还会保存线程的私有栈以及寄存器，上下文会多一点，在POSIX中线程获得了许多进程拥有的功能，这些功能在go的调度中都是用不到的，同时也增加了开销

由于线程拥有协程，而一个线程只在一个CPU上执行，导致协程没有办法利用多核

Goroutine与协程类似，且可以实现并行

Go实现了调度器之后

• 可以自己管理上下文切换等，减少切换成本（协程切换）
• GC的时候需要暂停所有运行的goroutine，使得内存状态一致的时候进行垃圾回收

面试题：

=和：=的区别

=是赋值变量，:=是定义变量。

指针的作用

个指针可以指向任意变量的地址，它所指向的地址在32位或64位机器上分别固定占4或8个字节。指针的作用有：

• 获取变量的值

 import fmt
 
 func main(){
  a := 1
  p := &a//取址&
  fmt.Printf("%d\n", *p);//取值*
 }

• 改变变量的值

 // 交换函数
 func swap(a, b *int) {
     *a, *b = *b, *a
 }

• 用指针替代值传入函数，比如类的接收器就是这样的。

 type A struct{}
 
 func (a *A) fun(){}

持久化是怎么做的

所谓持久化就是将要保存的字符串写到硬盘等设备。

• 最简单的方式就是采用ioutil的WriteFile()方法将字符串写到磁盘上，这种方法面临格式化方面的问题。

• 更好的做法是将数据按照固定协议进行组织再进行读写，比如JSON，XML，Gob，csv等。

• 如果要考虑高并发和高可用，必须把数据放入到数据库中，比如MySQL，PostgreDB，MongoDB等。

  磁盘——》固定协议——》数据库（高并发高可用）

简述Go语言GC（垃圾回收）的工作原理

标记清楚法

分为两个阶段：标记和清除

标记阶段：从根对象出发寻找并标记所有存活的对象。

清除阶段：遍历堆中的对象，回收未标记的对象，并加入空闲链表。

缺点是需要暂停程序STW。

三色标记法

将对象标记为白色，灰色或黑色。

白色：不确定对象（默认色）；黑色：存活对象。灰色：存活对象，子对象待处理。

标记开始时，先将所有对象加入白色集合（需要STW）。首先将根对象标记为灰色，然后将一个对象从灰色集合取出，遍历其子对象，放入灰色集合。同时将取出的对象放入黑色集合，直到灰色集合为空。最后的白色集合对象就是需要清理的对象。

这种方法有一个缺陷，如果对象的引用被用户修改了，那么之前的标记就无效了。因此Go采用了写屏障技术，当对象新增或者更新会将其着色为灰色。

三色标记法+混合写屏障

❤go如何进行调度的。GMP中状态流转。

Go里面GMP分别代表：G：goroutine，M：线程（真正在CPU上跑的），P：调度器。

GMP模型

调度器是M和G之间桥梁。

go进行调度过程：

• 某个线程尝试创建一个新的G，那么这个G就会被安排到这个线程的G本地队列LRQ中，如果LRQ满了，就会分配到全局队列GRQ中；

• 尝试获取当前线程的M，如果无法获取，就会从空闲的M列表中找一个，如果空闲列表也没有，那么就创建一个M，然后绑定G与P运行。

• 进入调度循环：

• • 找到一个合适的G
  • 执行G，完成以后退出

Go面向对象是如何实现的

Go实现面向对象的两个关键是struct和interface。

封装：对于同一个包，对象对包内的文件可见；对不同的包，需要将对象以大写开头才是可见的。

继承：继承是编译时特征，在struct内加入所需要继承的类即可：

type A struct{}
type B struct{
A
}

多态：多态是运行时特征，Go多态通过interface来实现。类型和接口是松耦合的，某个类型的实例可以赋给它所实现的任意接口类型的变量。

Go支持多重继承，就是在类型中嵌入所有必要的父类型。

Channel底层实现

map的底层实现

源码位于src\runtime\map.go 中。

go的map和C++map不一样，底层实现是哈希表，包括两个部分：hmap和bucket。

hmap结构体如图：

type hmap struct {
    count     int //map元素的个数，调用len()直接返回此值
    
    // map标记:
    // 1. key和value是否包指针
    // 2. 是否正在扩容
    // 3. 是否是同样大小的扩容
    // 4. 是否正在 `range`方式访问当前的buckets
    // 5. 是否有 `range`方式访问旧的bucket
    flags     uint8 
    
    B         uint8  // buckets 的对数 log_2, buckets 数组的长度就是 2^B
    noverflow uint16 // overflow 的 bucket 近似数
    hash0     uint32 // hash种子 计算 key 的哈希的时候会传入哈希函数
    buckets   unsafe.Pointer // 指向 buckets 数组，大小为 2^B 如果元素个数为0，就为 nil
    
    // 扩容的时候，buckets 长度会是 oldbuckets 的两倍
    oldbuckets unsafe.Pointer // bucket slice指针，仅当在扩容的时候不为nil
    
    nevacuate  uintptr // 扩容时已经移到新的map中的bucket数量
    extra *mapextra // optional fields
}

里面最重要的是buckets（桶）。buckets是一个指针，最终它指向的是一个结构体：

// A bucket for a Go map.
type bmap struct {
    tophash [bucketCnt]uint8
}

每个bucket固定包含8个key和value(可以查看源码bucketCnt=8).实现上面是一个固定的大小连续内存块，分成四部分：每个条目的状态，8个key值，8个value值，指向下个bucket的指针。

创建哈希表使用的是makemap函数.map 的一个关键点在于，哈希函数的选择。在程序启动时，会检测 cpu 是否支持 aes，如果支持，则使用 aes hash，否则使用 memhash。这是在函数 alginit() 中完成，位于路径：src/runtime/alg.go 下。

map查找就是将key哈希后得到64位（64位机）用最后B个比特位计算在哪个桶。在 bucket 中，从前往后找到第一个空位。这样，在查找某个 key 时，先找到对应的桶，再去遍历 bucket 中的 key。

GO interface的实现

go的接口由两种类型实现iface和eface。iface是包含方法的接口，而eface不包含方法。

• iface

​ 对应的数据结构是（位于src\runtime\runtime2.go）：

type iface struct {
	tab  *itab
	data unsafe.Pointer
}

可以简单理解为，tab表示接口的具体结构类型，而data是接口的值。

itab：

type itab struct {
	inter *interfacetype //此属性用于定位到具体interface
	_type *_type //此属性用于定位到具体interface
	hash  uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
	_     [4]byte
	fun   [1]uintptr // variable sized. fun[0]==0 means _type does not implement inter.
}

属性interfacetype类似于_type，其作用就是interface的公共描述，类似的还有maptype、arraytype、chantype…其都是各个结构的公共描述，可以理解为一种外在的表现信息。interfaetype和type唯一确定了接口类型，而hash用于查询和类型判断。fun表示方法集。

• eface

与iface基本一致，但是用_type直接表示类型，这样的话就无法使用方法。

type eface struct {
	_type *_type
	data  unsafe.Pointer
}

Go的调试和分析工具有哪些

go cover 测试代码覆盖率

go doc 用于生成go文档

pprof 用于性能调优，针对cpu、内存和并发

race 用于竞争检测