golang知识点

2023-11-01

一、Go的GC机制

1.Go的垃圾回收机制采用了标记-清除算法三色标记法
垃圾回收器会在程序运行期间定期地扫描堆上的对象,并将其标记为“活动对象”或“垃圾对象”。
当所有的活动对象都被标记后,垃圾回收器会清除所有未标记的对象。这个过程被称为“垃圾收集”。
2.Go的垃圾回收机制是基于“分代收集”策略的,即将对象分为新生代和老年代。
新生代中的对象通常有较短的生命周期,垃圾回收器会更加频繁地回收这些对象。
老年代中的对象通常有较长的生命周期,垃圾回收器会更少地回收这些对象。
3.Go的垃圾回收器还采用了并发标记并发清除的策略,这意味着在垃圾回收期间程序仍然可以运行,从而避免了程序暂停的情况。
同时,Go还提供了手动控制垃圾回收的接口,开发者可以通过设置环境变量或代码调用的方式来控制垃圾回收器的行为。
总之,Go的垃圾回收机制是一种高效且可靠的机制,它可以自动地管理内存,避免内存泄漏和悬垂指针等问题,从而让开发者可以更加专注于业务逻辑的实现。

标记-清除:垃圾回收器会定期扫描程序中的所有对象,并标记那些被引用的对象。然后,它会清除那些未被标记的对象,释放它们所占用的内存空间。
具体来说,Go语言的垃圾回收机制分为三个阶段:
1.标记(Mark):标记所有还在使用中的对象。
2.清除(Sweep):清除所有未被标记的对象,并把它们的内存释放回操作系统。
3.压缩(Compact):将所有存活的对象向一端移动,以便把内存空间释放出来。
Go语言的垃圾回收机制是自动的,程序员不需要手动管理内存。但是,在某些情况下,垃圾回收机制可能会对程序的性能产生一些影响,比如在大型的内存分配和释放操作中。因此,Go语言提供了一些工具和技巧,可以帮助程序员优化垃圾回收的性能。例如,使用对象池(Object Pool)可以减少内存分配和回收的次数,从而提高程序的性能。

二、golang什么情况下内存会泄露

在 Go 中,内存泄漏通常是由于程序中存在无法访问的对象而导致的。这些对象可能是因为程序逻辑错误或者垃圾回收器无法正确回收对象所导致的。以下是一些常见的内存泄漏情况:
1.没有关闭文件句柄:
如果打开了文件但没有关闭文件句柄,那么程序将会一直占用文件,即使文件不再需要了。这会导致内存泄漏。
2.无限循环:
如果程序中存在无限循环,那么内存使用量将会持续增加。这可能是由于程序逻辑错误导致的。
3.长期持有对象:
如果程序长时间持有对象,而这些对象不再需要,那么它们将一直占用内存,这也会导致内存泄漏。
4.内存分配错误:
如果程序中存在内存分配错误,例如分配了太多的内存或者忘记释放已分配的内存,那么内存泄漏也会发生。
5.协程泄漏:
如果程序中存在协程泄漏,那么这些协程持续运行,即使它们不再需要,也会占用内存。
协程泄漏是指协程创建后没有被正确释放,导致协程一直存在,占用资源,最终可能会导致内存泄露或程序崩溃。

协程泄漏的原因:
  1. 协程没有正确退出:在协程执行完后,需要调用 defer 或 close 来关闭相关资源,否则协程将一直存在。
  2. 通道阻塞:缺少接收器,导致发送阻塞,缺少发送器,导致接收阻塞
  3. 死锁:多个协程由于竞争资源导致死锁
  4. 循环引用:协程中使用了外部变量或对象,并且存在循环引用的情况,可能会导致协程无法释放。
如何避免协程泄漏:
  1. 使用 defer 或 close 关闭相关资源。
  2. 使用 select 来处理通道阻塞的情况。
  3. 避免循环引用,尽量使用局部变量和参数。
  4. 使用工具来检测协程泄漏,比如 go vet、go race 和 go leak 等。
    总之,协程泄漏是一个比较常见的问题,在开发过程中需要引起足够的重视,及时处理,避免影响程序的稳定性和性能。
    为了避免内存泄漏,应该编写高质量的代码并遵循 Go 的最佳实践。例如,正确释放资源,避免无限循环,及时关闭文件句柄等。同时,使用 Go 语言内置的垃圾回收机制也可以有效地避免内存泄漏。

三、golang中make 和 new 的区别

在 Golang 中,make 和 new 都是用于创建新的对象的关键字,但它们的作用有所不同。

make:

make 用于创建切片、映射和通道等引用类型的数据结构,并返回引用类型(非零值)。使用 make 时,我们需要指定数据类型和长度(对于映射类型,我们还可以指定容量)。例如,创建一个长度为 10 的整型切片可以使用以下代码:

slice := make([]int, 10)

new:

new 用于创建值类型的数据结构,并返回指向该类型的指针。使用 new 时,我们需要指定数据类型,并且 new 函数会返回一个指向该类型的零值的指针。例如,创建一个整型变量可以使用以下代码:

var num *int = new(int)

这里的 num 是一个指向整型零值的指针。
因此,make 和 new 在 Golang 中的作用是不同的,需要根据具体的需求来选择使用哪个。

四、golang中map 是线程安全的吗,map 的扩容规则

并发的情况下,Go语言中的map并是线程安全的。如果多个goroutine同时对一个map进行读写操作,就可能导致数据竞争内存泄漏等问题。

为了避免这种情况,可以使用sync.Map来代替标准库中的map,它提供了一些并发安全的方法来操作map。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var m sync.Map

    // 添加键值对
    m.Store("hello", "world")
    m.Store(123, "456")

    // 获取键值对
    if v, ok := m.Load("hello"); ok {
        fmt.Println(v)
    }

    // 删除键值对
    m.Delete(123)

    // 遍历所有键值对
    m.Range(func(k, v interface{}) bool {
        fmt.Println(k, v)
        return true
    })
}

关于map的扩容规则,Go语言中的map是采用哈希表实现的,当map中的键值对数量超过了当前哈希表大小的一定比例(默认是6.5),就会触发扩容操作。扩容后,会重新分配更大的哈希表,并将原有的键值对重新哈希到新的哈希表中。在重新哈希的过程中,如果有多个键值对哈希到了同一个桶中,就会使用链表或者红黑树等数据结构来解决哈希冲突的问题。

五、Golang中数组和切片的区别

数组和切片都是用来存储一组相同类型的元素的数据结构,但是它们有以下几点区别:
1.定义方式不同数组的定义需要指定数组长度,而切片不需要
2.内存管理方式不同数组固定长度的,一旦定义就不能更改长度。而切片可以动态增加或缩小长度,因此切片需要在上分配内存,而数组则是在上分配内存。
3.传递方式不同:数组作为参数传递时,会进行值拷贝,即传递的是数组的副本;而切片作为参数传递时,传递的是指向底层数组的指针,因此对切片的修改会影响底层数组
4.初始化方式不同数组可以通过直接赋值初始化,例如a := [3]int{1,2,3};而切片通常通过**make()**函数初始化,例如b := make([]int, 3)。
总之,数组和切片在使用时,需要根据具体的场景选择合适的数据结构。如果需要动态增加或缩小长度,应该使用切片;如果需要固定长度的数据结构,可以使用数组。

六、golang并发机制

Golang 是一门支持并发编程的编程语言,它采用了轻量级线程(goroutine)和通信顺序进程(CSP)模型。下面是 Golang 并发机制的一些重要概念和特性:

1.goroutine:

Golang 中的协程,轻量级线程,可以在一个或多个线程之间切换执行。
每个协程之间可以并发地执行,协程(Goroutine)之间的通信是通过通道(Channel)来实现的,而不是共享内存的方式。因此,在协程中不需要使用锁来进行同步操作,从而避免了传统多线程编程常见的死锁、竞态条件等问题。

golang GPM 模型

Go 语言通过 GP(Goroutine, M, P) 模型来进行调度,其中 Goroutine 是 Go 语言中的轻量级线程,M(Machine)是 Go 语言运行时的线程,P(Processor)是逻辑处理器,它用于管理 Goroutine 的运行和调度。

Goroutine 会被调度到 M 上执行,M 可以同时运行多个 Goroutine,每个 M 都有一个 P 和一个 G 的队列,P 用于管理和调度 Goroutine,G 队列存储等待运行的 Goroutine,队列中的 Goroutine 按照 FIFO(先进先出)的原则进行调度。

当一个 Goroutine 需要被执行时,P 会从 G 队列中取出一个 Goroutine,将其与一个 M 绑定,然后再将 M 放入运行队列中等待 CPU 执行。当一个 Goroutine 阻塞时,P 会将其从 M 上摘下,然后将其放入等待队列中等待下一次调度。

在 GMP 模型中,M 和 P 之间有三种状态(Running、Idle、Blocked),M 和 G 之间也有三种状态(Running、Runnable、Waiting):

M 的 Running 状态表示该 M 正在执行 Goroutine;
M 的 Idle 状态表示该 M 没有 Goroutine 可以执行;
M 的 Blocked 状态表示该 M 正在等待某些事件的发生,比如等待 Goroutine 阻塞或等待系统资源;
G 的 Running 状态表示该 Goroutine 正在被某一个 M 执行;
G 的 Runnable 状态表示该 Goroutine 准备好被执行,但是还没有被 M 取走;
G 的 Waiting 状态表示该 Goroutine 正在等待某些事件的发生,比如等待 I/O 完成或等待定时器超时。
总之,GMP 模型是 Go 语言调度的核心,它的状态流转是 Go 语言进行调度的基础。

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1.Goroutine (轻量级线程)
Goroutine是 Go 语言中的轻量级线程,它们可以在一个或多个 Processor 上运行。每个 Processor 都有一个本地队列,用于存放等待运行的 Goroutine。当一个Goroutine需要执行时,调度器会将其放入某个 Processor 的队列中,Processor 会从队列中取出Goroutine并执行,当一个Goroutine完成执行后,Processor 会再次从队列中取出下一个Goroutine执行。
2. Processor (调度器)
Processor的数量是根据系统的 CPU 核心数来自动设置的,默认情况下为 CPU 核心数的数量。在高负载的情况下,Golang 会自动增加 Processor 的数量,以提高并发性能。Processor的数量限制了 Golang 能够并行执行的Goroutine数量,因此在选择 Golang 作为并发编程语言时,需要考虑系统的 CPU 核心数和负载情况,以便进行合理的调度和优化。
3.Machine (操作系统级别的线程)
Machine是操作系统级别的线程,每个 Processor 都会绑定一个 Machine。每个 Machine 都拥有自己的本地队列,它会从全局队列中获取 Goroutine 并将其放入本地队列中,然后执行这些 Goroutine,直到本地队列为空或者 Machine 被调度器抢占。当 Machine 执行系统调用或者阻塞时,调度器会创建一个新的 Machine 来替代它的工作,以便其他 goroutine 可以继续执行。如果当前的 goroutine 在执行过程中,需要与其他 goroutine 进行通信或者等待某个事件的发生,那么当前的 Machine 会将自己从 Processor 中分离出来,然后将 Processor 交给其他 Machine 来处理,以便其他 goroutine 可以继续执行。

GPM 模型有效地利用了多核 CPU 和操作系统级别的线程,实现了高并发、高效率的并发编程。

2.channel:

Golang 中的通信机制,用于在 goroutine 之间传递数据。channel 有两种类型:带缓冲和不带缓冲。带缓冲的 channel 可以在发送数据时不阻塞,直到 channel 的缓冲区满了为止。

1)channel 的底层实现原理:

Channel 是 Go 语言中的一个并发通信机制,它可以在不同的 Goroutine 之间传递数据。Channel 的底层实现原理主要包括以下几个方面:
1.Channel 是通过一个有缓冲或无缓冲的队列实现的,这个队列的数据结构是在运行时创建的。当我们创建一个 Channel 时,实际上是创建了一个指向这个队列的引用。
2.Channel 的读写操作是原子性的,这个特性是通过 Go 语言内置的原子操作实现的。当一个 Goroutine 试图往 Channel 中写入数据时,如果当前 Channel 中没有足够的空间,它就会被阻塞,直到有另外一个 Goroutine 从 Channel 中读取数据为止。
3.如果一个 Channel 被关闭了,那么任何试图往这个 Channel 中写入数据的 Goroutine 都会收到一个 panic。但是如果一个 Channel 中还有数据没有被读取完,那么仍然可以从这个 Channel 中读取数据。
4.Channel 的底层实现是通过一个双向链表来实现的,这个链表的每个节点都包含一个指向存储数据的数组的指针。当我们向一个 Channel 中写入数据时,实际上是将这个数据放入链表中的某个节点的数组中
总之,Channel 的底层实现是非常高效和安全的,它可以帮助我们在不同的 Goroutine 之间传递数据,从而实现并发编程。

2)对已经close的channal进行读写会怎么样,如何判断channel是否关闭

对已经 close 的 channel 进行读写操作会导致 panic 错误。因此在进行读写操作时应该先检查 channel 是否已经关闭。可以使用以下语法来判断 channel 是否已经关闭:

  • 在读取 channel 值的时候,可以使用 comma-ok idiom 方式判断 channel 是否已经关闭:
value, ok := <- ch
if ok {
    // channel 未关闭
} else {
    // channel 已关闭
}
  • 在向 channel 发送值的时候,可以使用 select 语句加 case 来判断 channel 是否已经关闭:
select {
case ch <- value:
    // 发送成功
default:
    // channel 已关闭
}

这种方式可以避免向关闭的 channel 发送值而导致 panic 错误发生。

需要注意的是,即使 channel 已经被关闭,其中仍然可能存在未处理的值,因此在关闭 channel 后,应该在处理完所有数据之后再关闭 channel。

3)用go写一个使用channel的任务

以下是一个使用channel实现任务的示例代码,其中包含一个生产者和多个消费者进行任务异步执行,并利用channel实现数据传输。

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

type Task struct {
	Id     int
	Status int // 任务状态,可以自定义
}

func worker(tasks <-chan Task, results chan<- Task, wg *sync.WaitGroup) {
	for task := range tasks {
		// 这里是具体的任务处理逻辑,可以根据需要自定义
		task.Status = 1 // 任务执行状态设置为1
		results <- task
	}
	wg.Done()
}

func main() {
	taskNum := 100   // 任务数量
	workerNum := 10  // 工人数量
	tasksChan := make(chan Task, taskNum)
	resultsChan := make(chan Task, taskNum)
	var wg sync.WaitGroup
	wg.Add(workerNum)

	// 模拟生成任务,把任务全都放入通道中
	go func() {
		for i := 1; i <= taskNum; i++ {
			tasksChan <- Task{Id: i, Status: 0}
		}
		close(tasksChan)
	}()

	// 创建多个工人进行任务处理
	for i := 1; i <= workerNum; i++ {
		go worker(tasksChan, resultsChan, &wg)
	}

	// 等待所有工人完成任务
	go func() {
		wg.Wait()
		close(resultsChan)
	}()

	// 输出结果
	doneNum := 0
	for result := range resultsChan {
		doneNum++
		fmt.Printf("Task ID: %d, Status: %d\n", result.Id, result.Status)
		if doneNum == taskNum {
			break
		}
	}
}

在上面的代码中,我们使用了两个channel来实现任务异步执行。生产者将生成好的任务放入通道taksChan中。每个消费者从通道中取出任务进行处理后,将处理好的结果再推入通道resultsChan中。最后,我们使用一个循环从resultsChan中读取处理结果,完成整个任务流程。

这样一来,我们就可以并行执行多个任务,提高处理效率。同时,使用channel还可以保证任务的有序性,即处理完成的任务可以按照插入顺序依次输出。

4)什么时候关闭channel

需要注意的是,关闭channel时需要遵循以下几个规则:

  1. 不要在发送端关闭接收端的 channel:这样会造成 panic。另外,如果一个 channel 多个接收者,应该避免由接收端负责关闭 channel。
  2. 重复关闭 channel 会造成 panic:检查 channel 是否已经关闭然后再关闭就好了。

关闭 Channel 通常在以下情况下进行:
3. 当通信过程中发生异常或错误时,可以关闭 Channel。
4. 当通信双方的连接断开或者网络中断时,可以关闭 Channel。
5. 通知接收者不会再有对象被发送给这个 channel:如果不关闭 channel,则接收者不会直接知道什么时候停止从 channel 中获取数据,从而导致阻塞,浪费资源。在这种情况下,关闭 channel 可以通知接收者,不再有数据可以发送了。
6. 避免 goroutines 泄漏:如果所有 goroutines 都以为 channel 上仍有数据,它们可能会保持运行,导致 goroutine 泄漏并消耗内存和其他资源。通过关闭 channel 来停止 goroutines,可以及时释放资源。
7. 在使用 range 循环时关闭 channel:当我们使用 range 循环遍历 channel 时,知道什么时候停止循环是非常重要的。在这种情况下,可以使用 close() 关闭 channel,让 range 循环自然结束。

5)无缓冲的channel与有缓冲的channel

在创建 channel 时可以指定其缓冲区的大小。如果不指定缓冲区大小,那么创建的 channel 就是无缓冲的,也称为同步 channel。如果指定了缓冲区大小,那么创建的 channel 就是有缓冲的,也称为异步 channel。

  1. 无缓冲的 channel 的特点是,发送和接收操作都会阻塞,直到另外一个 goroutine 完成相应的操作。这种 channel 可以保证消息的同步传递,即发送操作和接收操作是成对出现的,一条消息的发送只能等待另一个 goroutine 的接收操作完成后才能继续执行。因此,无缓冲的 channel 通常用于同步通信。
  2. 有缓冲的 channel 的特点是,发送操作只有在缓冲区未满时才会阻塞,接收操作只有在缓冲区非空时才会阻塞。这种 channel 可以支持异步通信,即发送操作和接收操作可以并发执行,不需要等待对方的响应。因此,有缓冲的 channel 通常用于异步通信,或者在生产者和消费者之间进行解耦。

总之,无缓冲的 channel 通过同步方式保证数据的安全性和完整性,而有缓冲的 channel 则以异步方式工作,用于处理大小可预见的数据集。选择合适的 channel 类型能够更好地满足不同场景下的需要,便于编写高效可靠的并发程序。

3.select:

用于在多个 channel 上进行非阻塞的读写操作,类似于 Unix 中的 select() 函数。
Go 中的 select 语句是用来控制多个通信操作的流程的语句。它可以将多个 case 分支中的通信操作形成一个选择器,当其中任意一个 case 分支可以执行时,就会执行该分支,而其他未执行的分支会被忽略。

1)select 语句的基本用法:

select {
  case <- ch1:
    // 从 ch1 接收到值时执行
  case v := <- ch2:
    // 从 ch2 接收到值时执行,同时可以对其进行处理
  case ch3 <- data:
    // 将 data 发送到 ch3 时执行
  default:
    // 当所有 case 分支都未准备好时执行,通常为空语句
}

其中,select 语句会将所有 case 分支的通信操作进行监控和等待,直到其中任意一个 case 分支准备好执行时,就会执行该分支,并忽略其他分支。
在 case 分支中,除了可以进行通信操作之外,还可以执行普通的语句。如果有多个 case 分支可以执行时,Go 语言会在它们中随机选择一个分支来执行。
可以使用 default 分支来设置当所有 case 分支都未准备好时要执行什么操作。通常情况下,default 分支为空语句。
需要注意的是,select 语句总是会阻塞当前的 goroutine。当其中至少一个 case 分支准备好执行时,才会解除阻塞并执行相应的操作。如果所有 case 分支都未准备好,并且没有 default 分支,则 select 语句将一直阻塞,直到某个 case 分支准备好执行为止。
总之,select 语句是用来控制多个通信操作的执行流程的控制语句,在 Go 语言中被广泛应用于 goroutine 和 channel 的并发编程中。

2)select 应用场景

1.处理多个通道的并发读写操作。
2.使用 select 实现超时机制,当某个操作在一定时间内没有完成,可以执行一些特定的操作。
3.使用 select 实现取消机制,当某个操作需要取消时,可以通过关闭通道来实现。
4.使用 select 实现负载均衡,将请求分发到多个处理器中。
5.使用 select 实现异步 IO 操作,等待多个 IO 操作完成后再进行后续处理。

3) select的实现原理

select语句用于在多个通道之间进行非阻塞的选择操作。select语句的实现原理是通过轮询的方式,检查每个通道是否有可读或可写的数据,一旦有数据可读或可写,就会执行相应的case语句。

select语句的实现主要依赖于Go语言的调度器和通道机制。当执行select语句时,调度器会将当前的Goroutine挂起,并将其加入到相应的等待队列中,等待通道有数据可读或可写。同时,调度器会启动一个轮询器,轮询所有的通道,检查是否有可读或可写的数据。一旦有数据可读或可写,轮询器就会唤醒相应的等待队列,将其对应的Goroutine重新加入到调度器的运行队列中,等待被执行。

当select语句中的所有case语句都没有匹配到时,select语句会阻塞当前的Goroutine,并将其加入到等待队列中,等待通道有可读或可写的数据。一旦有数据可读或可写,轮询器就会唤醒相应的等待队列,将其对应的Goroutine重新加入到调度器的运行队列中,等待被执行。

  1. 每个 case 语句中都需要进行通道读取或者写入操作,或者对通道读取值进行判断;

  2. 在执行 select 时,首先判断每个 case 语句是否会阻塞;

  3. 如果没有任何 case 可执行,或者没有 default case,那么 select 会阻塞,直到有 case 可以执行为止;

  4. 如果同时有多个 case 可以执行,那么会随机选择一个 case 执行,其他 case 中的语句不会被执行;

  5. 如果选择的是通道读取操作,并且读取了通道中的值,那么该值将会被作为 select 语句的结果,同时会执行对应的 case 语句中的代码;

  6. 如果选择的是带有 default 语句的 case,并且没有其他 case 可以执行,那么就会选择 default 语句执行。

4.Mutex 和 RWMutex:

Golang 中的互斥锁和读写锁,用于保护共享资源。
解决竞态问题,可以给资源加锁,让其在同一时刻只能被一个协程操作。sync.Mutex(互斥锁)和sync.RWMutex(读写互斥锁)

5.WaitGroup:

用于等待一组 goroutine 的执行完成,类似于线程池中的 join() 操作。
WaitGroup 是 Go 语言标准库中的一个并发控制工具,用于等待一组 goroutine 的执行完成。WaitGroup 维护了一个计数器,初始值为0,每当启动一个 goroutine 时,计数器加1;当 goroutine 执行完成时,计数器减1。主程序可以通过调用 WaitGroup 的 Wait() 方法来阻塞等待所有 goroutine 执行完成,直到计数器减为0。

使用 WaitGroup 的步骤如下:

  1. 创建一个 WaitGroup 对象 wg := &sync.WaitGroup{}
  2. 在启动 goroutine 之前,调用 wg.Add(1) 方法增加计数器的值
  3. 在 goroutine 中执行任务,完成后调用 wg.Done() 方法减少计数器的值
  4. 在主程序中调用 wg.Wait() 方法,阻塞等待所有 goroutine 执行完成

WaitGroup 可以有效地避免 goroutine 运行完毕前主程序就退出的情况,也可以协调多个 goroutine 的执行顺序。

6.atomic:

在 Go 语言中,atomic 包提供了一组原子操作函数,用于原子操作变量,实现了针对简单数据类型的原子操作,包括读取、存储、比较和交换等操作。原子操作是指在任意时刻,只有一个线程将对某个内存地址上的值进行操作,而其他线程看到的都是内存地址上的值。

原子操作对于实现高并发、高性能的程序很重要,原子操作可以保证在并发操作时,变量的操作以原子的方式进行,不会导致竞态条件等问题。在 Go 语言中实现原子操作时,需要使用原子变量类型,使用方法如下:

var v atomic.Value
v.Store("Hello world") // 存储数据
fmt.Println(v.Load())  // 读取数据

上述代码中,我们使用 atomic.Value 类型,即原子变量类型,通过 Store 方法存储数据,通过 Load 方法读取数据。另外常用的原子操作函数还有:

  • atomic.AddInt32: 对 int32 类型变量进行原子加法操作,并返回加法后的结果;
  • atomic.AddUint32: 对 uint32 类型变量进行原子加法操作,并返回加法后的结果;
  • atomic.CompareAndSwapInt32: 比较比较当前 int32 变量的值和旧值是否一致,若一致,则将其设为新值;
  • atomic.LoadInt32: 从 addr 指向的 int32 类型值处返回值;
  • atomic.StoreInt32: 将值存储到 addr 指向的 int32 类型值处。

总之,原子操作是 Go 语言并发编程中的一种重要技术手段,可以避免由于并发访问导致的竞态条件、死锁等问题。使用原子操作时,需要注意在操作同一位置时的并发覆盖情况,避免操作的并发性带来的异常情况。

7.context:

Context(上下文)是Golang应用开发常用的并发控制技术 ,它可以控制一组呈树状结构的goroutine,每个goroutine拥有相同的上下文。Context 是并发安全的。
用途:主要是用于控制多个协程之间的协作(超时控制)、取消操作\请求相关数据和元数据。
数据结构:Context 只定义了接口,凡是实现该接口的类都可称为是一种 context。
Deadline」 方法:可以获取设置的截止时间,返回值 deadline 是截止时间,到了这个时间,Context 会自动发起取消请求,返回值 ok 表示是否设置了截止时间。
Done」 方法:返回一个只读的 channel ,类型为 struct{}。如果这个 chan 可以读取,说明已经发出了取消信号,可以做清理操作,然后退出协程,释放资源。
Err」 方法:返回Context 被取消的原因。
Value」 方法:获取 Context 上绑定的值,是一个键值对,通过 key 来获取对应的值。
Golang 中的上下文对象,用于在 goroutine 之间传递取消信号和超时信号。

以上是 Golang 并发机制的一些重要概念和特性,它们的组合使用可以实现高效、安全的并发编程。
在高并发的场景下,由于同时与数据库进行交互的请求数量非常多,可能会导致系统的性能下降。为了解决这个问题,可以使用 Context 来管理请求上下文,实现请求的超时、取消、并发控制等,从而提高系统的性能。

context原理和底层结构、作用、上游如何传递给下游超时取消消息

  1. Context 的原理和底层结构:Context 是 Go 语言提供的一个用于管理请求上下文的机制,底层实现是一个树形结构,同一个 Context 可以有多个子 Context,而子 Context 可以继承父 Context 中的属性和值。在执行请求过程中,Context 会传递到每个需要处理请求的模块中,实现统一的超时、取消和并发控制。

  2. Context 的作用 :Context 可以用于管理请求的生命周期,它可以处理请求的超时、取消和并发限制等问题,从而提高系统的性能和稳定性。使用 Context 在处理请求时,可以清晰地管理和跟踪请求的属性、状态,便于实现日志记录、错误处理等功能。

  3. 上游如何传递给下游超时取消消息:在传递 Context 时,可以在 Context 中设置超时时间、取消函数等,如果请求在指定的时间内没有得到响应,或者请求被取消,会触发相应的超时和取消函数。在请求被取消时,可以将消息传递给下游,实现取消消息的传递。

    1. 在向下游传递 Context 的时候,可以在 Context 中添加一个值,例如:

      ctx = context.WithValue(ctx, Key, value)
      

      这个 value 可以是任何计算机可以表示的类型,比如 int、string、struct、map 等。

      1. 在下游接收 Context 时,可以使用 Value 方法来获取 Context 中的值,例如:
      value := ctx.Value(Key)
      

      这个 Key 必须和在上游添加 Context 时使用的 Key 是同一个。

    2. 如果需要对传递的消息类型进行校验,可以在 Context 中定义一个 struct 类型,然后在上游添加时将 struct 类型的值传递给 Context,然后在下游使用类型断言来判断是否是这个 struct 类型,例如:

      type MyContext struct {
          key1 int
          key2 string
      }
      ctx = context.WithValue(ctx, "MyContextKey", MyContext{key1: 123, key2: "hello"})
      if b, ok := ctx.Value("MyContextKey").(MyContext); ok {
          // do something with b.key1 and b.key2
      }
      

      这样可以保证传递的消息类型正确,避免出现类型错误的问题。

七、golang比java,php,C++好在哪里?什么情况会优先选择golang?

Golang 相较于 Java、PHP 和 C++ 有以下优势:
1.并发处理能力:Golang 内置了一套并发机制,支持高并发编程,更适合处理大量的并发任务并能充分利用多核 CPU,而 Java 和 C++ 要使用线程和锁等机制来实现并发编程。
2.高性能:Golang 是一种编译型语言,在编译过程中会进行优化,因此运行速度更快,相对于解释型语言 PHP 来说更高效。
3.简单易学:Golang 的语法简洁,更易于掌握,更适合初学者。
4.跨平台支持:Golang 支持多种操作系统,如 Windows、Linux、macOS 等。
5.天然支持云计算:Golang 设计时考虑了云计算,因此涉及到云计算的任务,比如 Web 服务器的开发和容器的运用,使用 Golang 更加得心应手。
在以下情况下,优先选择 Golang:
1.需要高并发处理的场景,如大量请求的 Web 开发。
2.需要开发高性能的应用程序。
3.需要开发具有良好可扩展性、易于维护的应用程序。
4.需要在云计算领域进行开发。
需要注意的是,在选择编程语言时,要综合考虑实际需求、开发成本、生产环境的支持和社区生态等多方面因素,才能更好地进行选择。

八、map和slice的并发安全

在并发环境下,map 和 slice 都不是并发安全的类型,因为它们是非线程安全的数据结构。当多个 goroutines 同时对 map 或 slice 进行读写时,就会存在并发竞争的情况,这会导致运行时的错误和数据不一致性。
针对这个问题,Go 提供了一些并发安全的类型,如 sync.Map 和 sync.Slice,可以通过这些类型来实现对 map 和 slice 的安全访问。
sync.Map 是 Go 提供的并发安全的 map 类型,它提供了诸如 Load、Store、Delete 等方法,支持多个 goroutine 并发访问,不需要额外的互斥量和锁等,并且实现了弱一致性(weak consistency)模型,能够保证数据的安全性。
另外,对于 slice 类型,也可以使用互斥量(mutex)来控制对其的并发访问。在多个 goroutine 访问同一个 slice 时,我们可以通过在访问前加锁,访问后解锁的方式来防止并发问题。但需要注意的是,为了避免死锁问题,我们需要在多个 goroutine 访问同一个 slice 时,严格按照一定的顺序获取和释放锁。
总之,在并发条件下正确使用 map 和 slice 是很重要的,开发者需要保证所有的并发访问都是同步进行的,以避免数据的不一致性和运行时的错误。

九、go 的锁机制

Go 中提供了多种锁机制来保证并发安全。具体来说,Go 中的锁机制可以分为两类:基于互斥锁的锁和基于通道的锁。

  1. 基于互斥锁的锁

互斥锁(mutex)是 Go 中最基本和常用的锁机制之一,通过互斥锁可以保证多个 goroutine 同时访问共享资源的安全。Go 中提供了 sync 包中的 Mutex 类型可以实现互斥锁的功能。使用互斥锁的主要步骤如下:

  • 定义一个互斥锁
  • 在需要访问共享资源的代码块中,加上 Lock() 和 Unlock() 方法的调用,对共享资源进行加锁和解锁。

除了互斥锁,还有其他的基于互斥锁的锁,如读写锁(sync.RWMutex)和条件变量(sync.Cond)等。

  1. 基于通道的锁
    通道(channel)也可以用来实现锁机制,通道的阻塞特性可以保证访问共享资源的互斥性。具体实现如下:
  • 定义一个无缓冲的通道作为锁。
  • 在需要访问共享资源的代码
1)并发场景下如何保证对库存数量修改>=0

在并发场景下,要保证对库存数量的修改>=0,可以采用以下几种方式:

加锁:在修改库存数量时,先获取锁,确保同一时刻只有一个线程可以修改库存,其他线程需要等待。在修改完成后释放锁,让其他线程可以继续修改。这种方式可以有效避免并发修改导致库存数量小于0的问题,但是会影响系统的并发性能。

使用乐观锁:在修改库存数量时,先读取当前库存数量和版本号,然后进行修改,并更新版本号。如果在修改过程中发现版本号已经被其他线程修改,则需要重新读取当前库存数量和版本号,重新计算修改后的库存数量,并再次进行修改。这种方式可以减少锁的使用,提高系统的并发性能。

使用分布式锁:在分布式系统中,可以使用分布式锁来实现对库存数量的修改。当一个线程要修改库存数量时,需要先获取分布式锁,确保同一时刻只有一个线程可以修改库存,其他线程需要等待。在修改完成后释放分布式锁,让其他线程可以继续修改。这种方式可以在分布式系统中实现对库存数量的并发修改。

无论使用哪种方式,都需要考虑并发修改可能导致的问题,确保库存数量始终大于等于0。

十、golang线程

在 Golang 中的线程机制是通过操作系统提供的系统线程实现的。每一个 Goroutine 在运行时都会映射到一个操作系统线程上。Golang 的调度器会维护一个线程池,并将不同的 Goroutine 分配到线程池中不同的线程上执行。

Golang 线程的管理和调度由 Golang 的运行时系统和调度器来完成。当我们启动一个 Goroutine 时,Golang 会根据实际情况向线程池中添加一个或多个线程,并从其中选择一个可用的线程来启动 Goroutine 的执行。当 Goroutine 的执行完成后,线程会重新加入到线程池中,等待下一个 Goroutine 的调度。

需要注意的是,线程的创建和销毁是需要开销的。为了减少线程的创建和销毁开销,在 Golang 中线程的数量是由 Golang 的调度器动态地进行分配的。在默认情况下,Golang 会创建一个操作系统线程,并通过多路复用技术实现多个 Goroutine 在一个线程上并发执行。这样可以在一定程度上降低线程的创建和销毁开销,并提高并发执行的效率。

当然,如果你想更加细粒度地控制 Goroutine 的执行和线程的分配,Golang 也提供了一些相应的 API,例如在 Golang 1.5 版本中引入的 Go 1.5并发调度器 API,可以让我们更加精细地控制 Goroutine 和线程的调度。同时,Golang 也提供了对于线程同步和并发访问的一系列机制,例如 channel、互斥锁、读写锁等,以实现线程安全和并发控制。

总之,Golang 的线程是通过操作系统提供的系统线程实现的,但是线程的创建和销毁机制由 Golang 的调度器动态进行管理和调度。这种机制可以在一定程度上减小线程的创建和销毁开销,提高 Goroutine 的执行效率。

go协程为什么比线程快?

Go协程比线程快主要有以下几个原因:

  1. 轻量级:Go协程比线程更加轻量级,协程的创建和销毁的开销更小,可以更快地创建和销毁大量的协程。
  2. 更少的上下文切换:在Go语言中,协程之间的切换只需要保存少量的上下文信息,而线程切换的开销相对较大。因此,在高并发的情况下,使用协程可以减少上下文切换的次数,提高系统的性能。
  3. 更好的利用CPU:当一个线程被阻塞时,它所在的进程中的其他线程仍然可以继续执行。而在Go语言中,当一个协程被阻塞时,会自动切换到其他协程执行,从而更好地利用CPU资源。
  4. 通信机制:Go语言提供了一套高效的通信机制,可以在协程之间进行通信和同步。这种通信机制可以避免竞态条件和锁竞争,从而提高系统的性能。

综上所述,Go协程比线程快的原因主要是因为它更轻量级,有更少的上下文切换,更好地利用CPU资源,并且提供了高效的通信机制。

十一、golang分布式

  1. gRPC:gRPC 是 Google 开发的高性能 RPC 框架,可以实现跨语言的分布式服务调用。Golang 支持 gRPC 的官方库,可以方便地实现分布式服务的开发和调用。

  2. Etcd:Etcd 是一个分布式键值存储系统,可以用于实现分布式配置中心、服务注册和发现等功能。Golang 提供了 etcd 的官方客户端库,可以方便地与 etcd 进行交互。

  3. Consul:Consul 是一个分布式服务发现和配置系统,可以支持 HTTP 和 DNS 协议的服务发现。Golang 提供了 Consul 的官方库,可以方便地与 Consul 进行交互。

  4. NATS:NATS 是一个高性能的分布式消息系统,可以用于实现分布式消息队列和发布/订阅模式的消息传递。Golang 支持 NATS 的官方库,可以方便地实现分布式消息传递的功能。

  5. Swarm:Swarm 是 Docker 官方的容器编排工具,可以实现分布式集群的创建和管理。Golang 提供了 Swarm 的官方库,可以方便地与 Swarm 进行交互。

为什么用ETCD不用redis作为服务中心

虽然 Redis 也可以用作服务发现和配置管理,但是它的特点是基于内存的 key-value 存储,而 Etcd 则是一个强一致性的、分布式的键值存储系统,它的设计目标更加精准,更适合用作服务中心。

具体来说,Etcd 相对于 Redis 有以下优点:

  1. 分布式:Etcd 是一个专门为分布式系统设计的服务中心,可以在多台计算机节点之间分布式存储和管理共享的数据。相比之下,Redis 需要另外使用集群化解决方案才能实现分布式服务配置和发现。

  2. 强一致性:Etcd 采用的 raft 算法实现了强一致性、读写分离,可以提供高性能的数据存储和访问服务。相比之下,Redis 的支持一致性和可扩展性方面有所提升,但是它的主从模式和哨兵模式仍然存在响应延迟、数据不一致等问题。

  3. HTTP API:Etcd 提供了通用的 HTTP API 接口,方便其他系统进行访问和使用。这意味着 Etcd 可以和多种编程语言和数据库集成,提供更多的应用场景。Redis 相比之下提供的接口有限,主要是专门为 Redis 所设计的客户端和扩展。

  4. Watch 机制:Etcd 支持 Watch 机制,可以监控数据的变化并自动通知客户端。与此相对,Redis 的发布-订阅模式并不支持数据变更的自动通知机制。

综上所述,Etcd 更适合作为分布式系统中服务中心和配置中心,尤其在容器化环境和微服务架构中的使用更加广泛,而 Redis 则更为适合作为内存数据库和高速缓存。

十二、实现分布式锁

1.基于 Redis 实现分布式锁:使用 Redis 的 SETNX 命令实现锁的获取和释放。当一个客户端尝试获取锁时,它会在 Redis 中设置一个键值对,如果该键不存在,则表示获取成功,否则表示获取失败,需要等待其他客户端释放锁。

2.基于 Etcd 实现分布式锁:Etcd 是一个高可用的分布式键值存储系统,可以用来实现分布式锁。通过使用 Etcd 的事务操作,可以实现锁的获取和释放。当一个客户端尝试获取锁时,它会在 Etcd 中创建一个临时有序节点,并获取当前节点的序号,如果当前节点是最小的节点,则表示获取成功,否则需要等待其他客户端释放锁。

3.基于 ZooKeeper 实现分布式锁:ZooKeeper 是一个分布式协调服务,可以用来实现分布式锁。通过使用 ZooKeeper 的临时节点和 Watcher 机制,可以实现锁的获取和释放。当一个客户端尝试获取锁时,它会在 ZooKeeper 中创建一个临时节点,并获取当前节点的序号,如果当前节点是最小的节点,则表示获取成功,否则需要等待其他客户端释放锁。

分布式锁的key,value一般怎么设置

分布式锁的key和value的设置与具体的实现方式有关。一般情况下,key可以是一个字符串,用来标识锁的名称或者作用域。value可以是一个随机生成的字符串,用来标识锁的持有者或者锁的状态。

在使用Redis实现分布式锁的时候,可以将key设置为一个字符串,value设置为一个随机生成的字符串。在获取锁时,可以通过setnx命令来设置key和value,保证只有一个线程能够获取锁。在释放锁时,可以通过del命令来删除key。

在使用ZooKeeper实现分布式锁的时候,可以将key设置为一个ZooKeeper节点的路径,value设置为当前线程的ID。在获取锁时,可以通过创建一个临时节点来实现锁的获取,其他线程无法创建同名的节点。在释放锁时,可以通过删除对应的节点来释放锁。

十三、golang 微服务框架

  1. Go-Micro:由于Go-Micro提供了实现微服务所需的基本构建块,因此可以轻松创建和管理分布式系统。Go-Micro还支持多种传输协议(HTTP / gRPC / NATS / MQ),使其具有广泛的应用范围。除此之外,Go-Micro具有很好的扩展性,可以通过Plug-ins添加自定义扩展来满足特殊需求。

  2. Gin:Gin是一个基于Golang的Web框架,提供了优雅、快速、轻量级和灵活的体验。由于其出色的性能和高效的处理能力,Gin可以作为微服务架构的Web API应用程序的选择。

  3. KrakenD:KrakenD是一个快速而灵活的开源API网关和管理解决方案,可以帮助开发人员构建、操作和扩展微服务架构。KrakenD基于Golang语言编写,由于其轻量化特性和高扩展性,被视为设计和管理微服务最适合的解决方案之一。

  4. Micro-Api:Micro-API是基于Go-Micro构建的Web API网关,它提供了一种简单而有效的方式来管理微服务API。Micro-API的设计目标是提供一个可插拔的架构,可以通过Plug-ins添加新的功能来增强API网关的能力。

  5. Buffalo:Buffalo是一个基于Golang的Web框架,其独特的代码生成工具和模板引擎使其成为一种构建微服务的理想选择。Buffalo支持多种中间件、返回值格式、路由和数据持久化器,可以简化应用程序的构建过程并提高开发效率。

十四、如何优化上锁时的性能问题

在并发场景中,锁的使用是保证数据安全的有效手段。但是,锁的使用也会带来一定的性能问题,尤其是在高并发情况下。

下面介绍一些常见的优化技巧,可以在保证数据安全的前提下提高锁的性能:

  1. 尽量缩小锁的粒度:锁的粒度越小,并发执行的时间就越长,可以提高程序并发性和性能。比如,如果只有部分代码会访问共享资源,那么只在访问共享资源的关键代码段上加锁。

  2. 减少锁的持有时间:尽可能减小锁的持有时间,比如不需要执行关键代码段时可以先释放锁。这样可以最大限度地提高程序并发性和性能。

  3. 采用读写分离技术:如果有多个读操作和少量的写操作,可以采用读写分离的方式,将读写操作分别加锁,进一步提高并发执行的效率,从而提高程序性能。

  4. 使用有序读写: 在有锁粒度极小时(即几个变量或几行代码)的情况下,可以通过调整读写操作的顺序来避免死锁和性能下降。

  5. 内存对齐:结构体等数据类型采用内存对齐方式,可以使 CPU 缓存更高效,从而提高锁的性能。

  6. 选择合适的锁:在并发高的情况下,应该选择读写锁、互斥锁等性能较优的锁,避免过多的竞争导致性能下降。在使用互斥锁时,推荐使用 sync.RWMutex,它具有读写锁的特性,效率更高。

  7. 引入计数器或缓存机制:在某些场景下,可以使用计数器或缓存机制来避免多次加锁和解锁,提高程序性能。比如,在多个协程中多次访问文件时,可以使用一个计数器来控制打开和关闭文件,避免多次打开和关闭文件,从而提高程序效率。

总之,在使用锁进行并发编程时,要根据具体情况灵活使用,结合业务场景和实际需求,从而最大限度地提高程序的并发性和性能。

十五、死锁

如果发生死锁,但是还想请求资源,怎么做

如果系统已经进入死锁状态,此时再请求资源是无法得到满足的,因为所需的资源被其他进程占用。此时需要先解除死锁,再进行资源请求。
解除死锁的方法有很多种,比如撤销进程、抢占资源和回滚等。通常采用的是撤销进程的方法,即强制终止某些进程,释放它们所占用的资源,从而使得其他进程可以获得所需的资源,避免死锁的发生。
在进行资源请求时,可以通过对资源进行动态分配来避免死锁的发生。例如,在银行家算法中,系统根据当前可用的资源数量和进程对资源的需求量来进行资源分配,从而避免死锁的发生。但是,动态分配资源也需要考虑资源的限制和可用性等因素,否则可能会引发新的死锁问题。

解除死锁的方法
  1. 撤销进程:选择一个或多个进程进行撤销,释放它们所占用的资源,从而使得其他进程可以获得所需的资源,避免死锁的发生。但是,撤销进程可能会导致数据丢失或其他不良后果,因此需要谨慎选择。
  2. 抢占资源:如果有进程持有某些资源的时间超过了一定的阈值,可以考虑对其所占用的资源进行抢占,从而使得其他进程可以获得所需的资源,避免死锁的发生。但是,抢占资源可能会导致进程的运行效率降低,因此需要谨慎考虑。
  3. 回滚:如果某些进程已经做出了一些修改,但是还没有提交,可以考虑回滚这些修改,从而使得其他进程可以获得所需的资源,避免死锁的发生。但是,回滚操作可能会导致数据丢失或其他不良后果,因此需要谨慎选择。
    需要注意的是,以上方法并不能完全避免死锁的发生,只能在死锁发生时尽快解除死锁。因此,在设计系统时,应该采用一些避免死锁的策略,如银行家算法、资源分配图算法等,以尽量避免死锁的发生。
避免死锁的策略
  1. 资源有序分配法:按照某种顺序给进程分配资源,从而避免进程之间因资源争夺而发生死锁。例如,银行家算法中,系统会优先满足那些已经请求资源但是未满足的进程,以避免死锁的发生。
  2. 预防死锁法:通过设置一些规则和限制,预防死锁的发生。例如,可以限制每个进程最多可以同时持有的资源数量,或者限制每个进程在请求资源时必须按照某种顺序进行。
  3. 资源分配图法:通过维护资源分配图,检测系统是否进入死锁状态,如果发现死锁,则采取一些措施解除死锁。资源分配图法是一种常用的死锁检测算法,在实际应用中得到了广泛的应用。
    需要注意的是,以上策略并不能完全避免死锁的发生,只能尽量避免死锁的发生。因此,在设计系统时,应该根据具体情况选择合适的策略,并合理规划资源的分配和使用,以尽量避免死锁的发生。

十六、defer

defer 是 Go 语言中的一个关键字,用于向当前函数注册延迟执行的函数调用。defer 语句语法为:defer functionCall(),其中 functionCall() 表示要执行的函数或方法。当整个函数执行结束时,注册的延迟函数会按照 FILO 的顺序逆序执行。

1)defer 关键字的作用主要有以下几个:
  • 延迟调用函数:将一个函数调用推迟到函数退出前执行;
  • 处理函数中的异常:在程序出现异常时,可以使用 defer 语句清理资源;
  • 函数执行顺序:由于 defer 语句的执行顺序是 FILO(先进后出),所以可以使用 defer 语句倒序执行函数调用;
  • 更简单的代码管理:defer 语句可以让代码更加简洁和易于管理。
2)defer底层实现:

在 Go 中,defer 的实现机制是通过栈来存储所有被延迟执行的函数调用。当遇到一个 defer 语句时,将延迟调用的函数入栈,当函数返回时,按照 FILO 的方式逆序执行栈中的所有函数。因此,所有的延迟函数都是在函数返回前执行的。

需要注意的是,如果函数执行过程中出现错误或者是使用了 os.Exit() 退出程序,那么所有的 defer 语句都将失效,这是因为 Go 的语法规定,函数报错或退出后不会执行延迟函数。

3)defer的使用规则如下:
  1. 函数中注册的延迟函数在函数结束时按照 FILO 的顺序执行;
  2. 可以在函数中注册多个延迟函数;
  3. 延迟函数可以读取并返回命名函数的返回值;
  4. 延迟调用的函数参数(如果有)会在 defer 语句时确定,而不是延迟函数执行时确定;
  5. 延迟函数在函数结束时才执行,这意味着在函数中的变量值在延迟函数执行时仍然是原来的值,而不是执行完整个函数后的值;
  6. Go 语言中的 defer 语句始终会被执行,除非程序崩溃、调用 os.Exit() 函数或未在 defer 语句中调用 recover 函数;
  7. 使用 defer 语句的函数是在函数退出时才执行的,而不是在函数返回时执行。
4)defer 的使用场景
  1. 关闭资源:当打开一个文件、网络连接等资源时,为了避免忘记关闭资源泄漏,可以在打开的语句后使用 defer 关键字来延迟执行关闭操作。
  2. 记录日志:在函数中打印日志时,可以使用 defer 关键字,这样可以保证在函数执行完毕后再打印日志,避免日志输出的顺序混乱。
  3. 错误处理:在函数中使用 defer 关键字可以在函数结束前捕获到错误,然后进行相应的处理。
  4. 异常恢复:在函数执行过程中出现异常时,可以使用 defer 终止奔溃,进行一些必要的清理工作,从容关闭程序,避免数据丢失和资源泄漏等问题。
  5. 数据库事务:在进行数据库事务时,可以使用 defer 关键字来保证在事务结束时进行提交或回滚操作。
  6. 解锁互斥锁、读写锁等锁:使用互斥锁、读写锁等锁时,每当需要解锁时,都可以使用 defer 语句将解锁操作推迟至函数退出时执行,避免在代码中漏解锁的情况发生。
  7. 清理操作:在函数执行完毕后,需要进行一些清理操作,比如删除临时文件、释放内存等,可以使用 defer 关键字来保证在函数结束前执行这些操作。

十七、如何判断一个变量在栈还是在堆

在 Go 语言中,当我们声明一个变量时,Go 会自动为这个变量分配内存空间。该内存空间可能在栈上,也可能在堆上,主要取决于变量的生命周期和大小。

普通变量(int、bool、float、string等),在生命周期不超过函数的栈上分配内存。一旦函数结束或变量被释放,这些变量就会从栈上弹出,释放它所占用的内存。

比较大的变量(struct、map、slice等)一般分配在堆上,因为这些变量可能会被其他变量引用或者需要在函数结束后继续存在,如果在栈上分配,则可能会导致内存碎片或者函数调用时栈溢出(stack overflow)。

在 Go 语言中,逃逸是指变量在函数体内被分配在堆上而不是栈上。可以通过编译器的 -gcflags=-m 选项来输出逃逸分析的结果,例如:

go build -gcflags=-m main.go

如果输出结果中包含类似于 moved to heap: foo 的信息,就说明发生了逃逸。另外,也可以使用 Go 语言提供的 runtime 包中的 SetFinalizer 函数来判断一个对象是否发生了逃逸,例如:

func isEscaped(x interface{}) bool {
    var escFlag uintptr
    runtime.SetFinalizer(&x, func(*interface{}) {
        escFlag = 1
    })
    runtime.KeepAlive(&x)
    return escFlag == 1
}

该函数将一个对象的地址传递给 SetFinalizer 函数,并注册一个 finalizer 函数,在该对象被垃圾回收时被调用。如果该对象发生了逃逸,则 finalizer 函数会被调用,并将 escFlag 标记为 1。最后,通过判断 escFlag 是否为 1 来确定该对象是否发生了逃逸。

十八、合并k个有序链表

可以使用分治法来解决这个问题。具体来说,我们可以将 k 个链表配对并将同一对中的链表合并。在第一轮合并之后, k 个链表被合并成了 k/2 个链表。重复这一过程,直到我们得到了最终的有序链表。

以下是 Golang 代码实现:

type ListNode struct {
    Val int
    Next *ListNode
}

func mergeKLists(lists []*ListNode) *ListNode {
    n := len(lists)
    if n == 0 {
        return nil
    }
    for n > 1 {
        k := (n + 1) / 2
        for i := 0; i < n/2; i++ {
            lists[i] = mergeTwoLists(lists[i], lists[i+k])
        }
        n = k
    }
    return lists[0]
}

func mergeTwoLists(l1, l2 *ListNode) *ListNode {
    dummy := &ListNode{}
    tail := dummy
    for l1 != nil && l2 != nil {
        if l1.Val < l2.Val {
            tail.Next = l1
            l1 = l1.Next
        } else {
            tail.Next = l2
            l2 = l2.Next
        }
        tail = tail.Next
    }
    if l1 != nil {
        tail.Next = l1
    } else {
        tail.Next = l2
    }
    return dummy.Next
}

其中,mergeTwoLists 函数用于合并两个有序链表,mergeKLists 函数用于将 k 个有序链表合并成一个有序链表。时间复杂度为 O(Nlogk),其中 N 是所有链表中的节点总数,k 是链表的数量。

十九、设计一个阻塞队列

,Go 语言标准库并没有提供原生的阻塞队列实现,但是我们可以使用 channel 来实现一个简单的阻塞队列。

下面是一个基本的阻塞队列的实现:

package main

type BlockingQueue struct {
    queue chan interface{}
}

func NewBlockingQueue(size int) BlockingQueue {
    return BlockingQueue{queue: make(chan interface{}, size)}
}

func (q BlockingQueue) Put(item interface{}) {
    q.queue <- item  // 阻塞直到可以插入元素
}

func (q BlockingQueue) Get() interface{} {
    return <-q.queue  // 阻塞直到可以获取元素
}

在这个实现中,我们使用了 Go 语言中的 channel 来实现队列。在 NewBlockingQueue 函数中,我们创建了一个带有缓冲区大小的 channel,这个大小可以控制队列的容量。

在 Put 方法中,我们将元素插入到 channel 中,如果 channel 已满,则会一直阻塞,直到有空间可以插入元素。在 Get 方法中,我们从 channel 中获取元素,如果 channel 为空,则会一直阻塞,直到有元素可以被获取。

使用阻塞队列可以有效地解决多协程编程中的同步问题,因为它可以保证只有在满足特定条件时才能执行插入或删除操作。

二十、进程被kill,如何保证所有goroutine顺利退出

当进程被kill时,操作系统会向该进程发送信号,通常是SIGKILL或SIGTERM信号。如果进程中存在goroutine,这些goroutine可能还在运行中,如果不妥善处理,会导致资源泄漏或其他问题。下面是一些保证所有goroutine顺利退出的方法:

  1. 使用context.Context来管理goroutine,当收到退出信号时,可以通过context.WithCancel()方法来取消所有goroutine的执行。被取消的goroutine会在合适的时候自行退出。

  2. 使用sync.WaitGroup来等待所有goroutine都退出后再退出进程。在程序启动时,可以使用sync.WaitGroup.Add()方法来增加计数器,在每个goroutine中使用sync.WaitGroup.Done()来减少计数器。在程序退出时,可以使用sync.WaitGroup.Wait()方法来等待所有goroutine都执行完毕。

  3. 在收到退出信号时,可以向所有goroutine发送信号,让它们自行退出。可以使用channel来实现这个功能,向channel中发送信号,goroutine通过select语句来监听channel的信号。

需要注意的是,无论使用哪种方法,都需要确保goroutine中不会出现死循环、阻塞等情况,否则goroutine无法正常退出。

二十一、golang性能没达到预期,有什么解决方案

当 Go 语言性能不如预期时,原因可能有很多,以下是一些常见的原因以及对应的解决方案:

  1. 代码过于复杂或不够简洁。过于复杂的代码可能会导致性能下降,降低代码的复杂度可以提高代码的性能。同时,使用一些基于算法和数据结构优化的技术来简化代码,可以有效提高代码的性能。

  2. 内存分配过于频繁。在 Go 语言中,频繁地进行内存分配和垃圾回收可能会导致性能问题。可以通过重用变量、使用内存池等方式来避免内存分配频繁的问题。

  3. I/O 操作。通过使用非阻塞 I/O 等技巧,可以避免 I/O 操作中断程序执行,提高程序的性能。

  4. 并发效率低下。在 Go 语言中,使用 goroutine 可以带来很好的并发效率,但如果使用不当,可能会导致性能问题。在使用 goroutine 时,应该避免过度分配和通信成本,并使用 channel 等方式来控制并发。

  5. 请求延迟过高。在 Go 程序中,如果请求延迟过高,可能会导致性能问题。建议使用缓存和并发技术来解决请求延迟过高的问题。

  6. 数据结构选择不当。在使用数据结构时,建议选用最适合解决问题的数据结构。例如,使用 map 时,需要注意并发访问问题。

  7. 编译优化不足。在编译 Go 代码时,应该开启 -O3 优化等编译优化标志,以提高代码的性能。

总之,当遇到 Go 语言性能不足的问题时,需要从多个方面分析原因。一方面,需要对代码进行分析,尽可能的简化代码,避免内存分配过于频繁,使用非阻塞 I/O 等技巧,同时还需要使用并发技巧来提高程序的性能。另一方面,需要对代码进行编译优化,以充分利用计算机硬件资源。

二十二、网络协议

在 Golang 中,标准库 net 包提供了一系列网络协议的支持,包括 TCP、UDP、IP、ICMP、HTTP、HTTPS 等。

  1. TCP 是一种面向连接的协议,提供可靠的数据传输和流控制功能。在 Golang 中,可以通过 net 包中的 Dial 和 Listen 函数来创建 TCP 连接和监听 TCP 端口。

  2. UDP 是一种无连接的协议,提供不可靠的数据传输和较少的流控制功能。在 Golang 中,可以通过 net 包中的 DialUDP 和 ListenUDP 函数来创建 UDP 连接和监听 UDP 端口。

  3. IP 和 ICMP 是网络层协议,用于实现 IP 数据包的路由和传输。在 Golang 中,可以通过 net 包中的 IPConn 和 ICMPConn 类型来创建 IP 和 ICMP 连接。

  4. HTTP 和 HTTPS 是应用层协议,用于在 Web 浏览器和 Web 服务器之间传输数据。在 Golang 中,可以使用 net/http 包提供的函数和类型来实现 HTTP 和 HTTPS 协议。

除此之外,Golang 还支持其他协议,如 WebSocket、SMTP、POP3、IMAP 等,可以通过相应的包来实现。

二十三、go的调试/分析工具

在 Golang 中,有许多调试和分析工具可供使用,下面列出了一些常用的工具:

  1. go tool pprof:用于性能分析和优化的工具。它可以帮助开发者找出程序中的性能瓶颈和内存泄漏问题。

  2. go trace:用于跟踪和调试 goroutine 的工具。它可以帮助开发者在程序运行时捕获和分析 goroutine 的执行情况和并发问题。

  3. go test:Golang 官方提供的测试框架,支持自定义测试用例和测试相关功能,例如测试覆盖率、性能测试等。

  4. go vet:一个简单的静态分析工具,用于检查常见的程序错误和潜在问题。

  5. go fmt:官方提供的代码格式化工具,用于将代码格式化为官方规定的代码风格,增加代码可读性和可维护性。

  6. goimports:用于自动引入和删除代码中未使用的包和符号。

  7. Delve:一个 Golang 调试器,它提供了基于命令行和 GUI 两种方式来分析和调试 Golang 程序,并支持设置断点、检查变量和调用堆栈等操作。

  8. GDB:GNU 调试器,支持调试多种编程语言的程序,包括 Golang。它提供了基于命令行的交互式调试功能,允许用户设置断点、单步调试、查看变量和调用堆栈等操作。

  9. dlv:基于 Delve 的命令行工具,用于分析和调试 Golang 程序,支持设置断点、查看变量和调用堆栈等常用功能。

以上提到的是一些 Golang 中的常见调试和分析工具,还有其他一些工具,例如火焰图 (Flamegraph)、GoLand 等,都可以用于增加程序开发和维护效率。

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