1. 协程是什么？协程与进程、线程的区别什么？
协程是编写简便、不依赖系统内核、低资源消耗的并发工具。与进程和线程相比协程有以下区别和优势
- 协程由用户代码控制，具有较小的开销
- 协程具有更高的执行效率，因为其不需要频繁的上下文切换
- 协程能够简化并发编程，使代码更易于理解和维护。
概念区分
- 进程是操作系统中运行的独立程序，每个进程都拥有独立的内存空间和资源。
- 线程是进程中的一个执行单元，同一进程内的线程共享该进程的内存和资源。
- 协程(也称作微线程或纤程)是更轻量级的线程，它们是由程序本身调度而不是操作系统调度的。
上下文切换
- 进程和线程的上下文切换由操作系统内核控制，代价较高，因为需要保存和恢复大量的状态信息。
- 协程的上下文切换由用户代码控制，代价较低，因为只需要保存和恢复很少的状态信息，这也让协程在高并发场景中表现出色。
资源消耗
- 创建和销毁进程代价最大，因为它们需要分配和释放大量的系统资源。
- 创建和销毁线程相对便宜，但仍然涉及一定的系统开销，栈是MB级别。
- 协程的创建和销毁几乎没有什么系统开销，因为它们不依赖操作系统内核，仅在用户态操作，栈是KB级别。
阻塞与非阻塞
- 进程和线程在系统调用时可能会发生阻塞，影响效率。
- 协程可以利用事件循环和非阻塞的IO操作，避免阻塞，进一步优化性能，也使得编写高效的并发代码更加容易。
代码易读性和维护性
- 使用进程和线程进行并发编程需要使用复杂的同步机制(如锁信号量等)来保证数据一致性，容易导致代码复杂且难维护。
- 协程通过顺序编写异步执行的代码，简化了并发程序的结构，使代码更直观，更容易理解和维护。
Go语言中的协程(Goroutine)
Go语言通过goroutine和channel来简化并发编程，一个goroutine通常只有几KB的栈空间，并且会根据需求动态增长，使得数以万计的goroutine运行在单个系统上也是现实可行的。另外，Go的调度器能有效地将goroutine映射到操作系统的线程上，进一步提升了并发性能。
2. 聊聊Go并发模型
Go语言的并发模型建立在goroutine和channel之上。其设计理念是共享数据通过通信而不是通过共享来实现的。
- Goroutines是Go中的轻量级线程，由Go运行时（runtime）管理。与传统线程相比， goroutines的创建和销毁开销很小。程序可以同时运行多个goroutines，它们共享相同的地址空间。
- Goroutines之间的通信通过channel（通道）实现。通道提供了一种安全、同步的方式，用于在goroutines之间传递数据。使用通道可以避免多个goroutines同时访问共享数据而导致竞态条件的问题。
- 多路复用：
select语句允许在多个通道操作中选择一个执行。这种方式可以有效地处理多个通道的并发操作，避免了阻塞。 - 互斥锁和条件变量
-
- Go提供了
sync包，其中包括 Mutex（互斥锁）等同步原语，用于在多个goroutines之间进行互斥访问共享资源。 sync包还提供了Cond（条件变量），用于在goroutines之间建立更复杂的同步。
- Go提供了
- 原子操作： Go提供了
sync/atomic包，其中包括一系列原子性操作，用于在不使用锁的情况下进行安全的并发操作。 原子操作用户态就可以完成，因此性能比加锁操作更好，但是这些函数必须谨慎地保证正确使用。除了某些特殊的底层应用，使用通道或者sync包的函数/类型实现同步更好。
3. Mutex有几种模式
mutex有两种模式：normal和starvation
- 正常模式
在正常模式中，锁的获取是非公平的，即等待锁的Goroutine不保证按照先来先服务（FIFO）的顺序获得锁。新到来的Goroutine有可能在等待时间较长的Goroutine之前获得锁。
- 饥饿模式：
在饥饿模式中，系统保证等待锁的Goroutine按照一定的公平原则获得锁，避免某些Goroutine长时间无法获取锁的情况。
4. Mutex有几种状态
- mutexLocked — 表示互斥锁的锁定状态；
- mutexWoken — 表示从正常模式被从唤醒；
- mutexStarving — 当前的互斥锁进入饥饿状态；
- waitersCount — 当前互斥锁上等待的 Goroutine 个数；
5. Go什么时候发生阻塞？阻塞时调度器会怎么做。
- 用于原子、互斥量或通道操作导致goroutine阻塞，调度器将把当前阻塞的goroutine从本地运行队列LRQ换出，并重新调度其它goroutine；
- 由于网络请求和IO导致的阻塞， Go提供了网络轮询器（Netpoller）来处理，后台用epoll等技术实现IO多路复用。
其它回答：
- channel阻塞：当goroutine读写channel发生阻塞时，会调用gopark函数，该G脱离当前的M和P，调度器将新的G放入当前M。
- 系统调用：当某个G由于系统调用陷入内核态，该P就会脱离当前M，此时P会更新自己的状态为Psyscall， M与G相互绑定，进行系统调用。结束以后，若该P状态还是Psyscall，则直接关联该M和G，否则使用闲置的处理器处理该G。
- 系统监控：当某个G在P上运行的时间超过10ms时候，或者P处于Psyscall状态过长等情况就会调用retake函数，触发新的调度。
- 主动让出：由于是协作式调度，该G会主动让出当前的P（通过GoSched），更新状态为Grunnable，该P会调度队列中的G运行。
6. goroutine什么情况会发生内存泄漏？如何避免。
在Go中内存泄露分为暂时性内存泄露和永久性内存泄露。
暂时性内存泄露
- 获取长字符串中的一段导致长字符串未释放
- 获取长slice中的一段导致长slice未释放
- 在长slice新建slice导致泄漏
string相比切片少了一个容量的cap字段，可以把string当成一个只读的切片类型。获取长string或者切片中的一段内容，由于新生成的对象和老的string或者切片共用一个内存空间，会导致老的string和切片资源暂时得不到释放，造成短暂的内存泄漏。
7. 如何控制Goroutine的生命周期？
- 启动：使用
go关键字可以去启动一个新的gorountine。 - 等待结束：希望主程序等待某个gorountine执行完毕后再继续执行。可以使用
sync.WaitGroup来实现等待。 - 使用通道（channel）来通知goroutine退出。
- 使用
context可以实现超时控制、取消和传递参数等功能。
8. Channel如何处理阻塞？
- 缓冲通道，在创建通道时指定缓冲区大小，即创建一个缓冲通道。当缓冲区未满时，发送数据不会阻塞。当缓冲区未空时，接收数据不会阻塞。
- select语句用于处理多个通道操作，可以用于避免阻塞。
- 使用
time.After创建一个定时器，可以在超时后执行特定的操作，避免永久阻塞。 select语句中使用default分支，可以在所有通道都阻塞的情况下执行非阻塞的操作。
9. Go语言的context是什么？有什么作用？
Go语言的context是一个标准库中的包，提供了用于上下文管理的功能，包主要用于在多个goroutine之间传递上下文信息，比如:截止时间、取消信号以及携带请求特定值。在并发编程中，它可以帮助我们更好地管理goroutine的生命周期和资源使用。常用在Web服务器API 调用、数据库操作等需要跨多个goroutine协同工作的场景中。
具体来说，context有以下几个主要作用：
- 控制并发任务的生命周期：通过在多个goroutine之间共享一个 context.Context，可以实现一处取消，处处响应，如果一个请求超时或客户端取消了请求，那么可以通过context传播取消信号，通知所有相关的goroutine停止工作，从而避免资源泄露。
- 传递请求范围内的数据：在处理HTTP请求时，context可以用来传递一些请求相关的数据，比如认证Token、用户信息等。(不建议过多使用)
- 设置超时时间：可以通过context来设置某个操作的超时时间，一旦超时，相关的goroutine就会被取消。
10. 聊聊GMP模型
概念
Go语言的GMP模型指的是 （G）Goroutines、P（Processor）、M(Machine) 的模型。这是Go语言实现并发编程时所采用的一种轻量级线程管理调度系统，通过这个模型，Go语言可以实现高效的并发处理。
- G(Goroutine): 这是Go中的轻量级线程，类似其他语言中的线程，但更轻便。每个Goroutine分配的初始内存非常小，通常在几kb量级，可以轻松创建成千上万个Goroutinue而不会对系统资源产生巨大的压力。
- P(Processor): 代表逻辑处理器，用于调度Goroutines。P提供了Goroutine执行所需的环境，包括运行队列和一些其他状态信息。
- M(Machine): 与操作系统线程一一对应，即实际的内核线程。M执行分配给它的Goroutine。
P和M的数量在Go运行时系统中是动态管理的，且可以进行动态调整。
工作流程
- 创建Goroutine： 创建一个新的Goroutine时，这个Goroutine就会被放入到一个P的运行队列中等待执行。
- 调度Goroutine： P会从它的队列中取出一个Goroutine让一个空闲的M去执行，如果M在运行某个Goroutine时，该Goroutine发生了阻塞，M就会找一个未阻塞的Goroutine来运行，从而最大化CPU的利用率。
- 协作式抢占： Go采用协作式调度，即Goroutine放弃对CPU的控制权通常发生在函数调用、进入或退出runtime某些特定代码段时。
- 工作窃取： 为了平衡不同的P负载，如果某个P的Gotoutine队列空了，它可以从其他P的队列中“窃取”一些Goroutine来执行。
- Goroutine的栈增长： Go中的Goroutine使用的是动态增长的栈空间，因此Goroutine创建时的初始内存很小，让快速创建和销毁大量Goroutine成为可能。
通过上述机制，GMP模型能高效地管理Goroutines和操作系统线程之间的关系，从而实现了高并发且轻量级的协程调度。这也是Go在实现高性能并发程序时的核心优势所在。
