Golang面试系列1-基础知识

1. 内置函数

1.1 new，make的区别

1）作用类型不同：new给string,int和数组分配内存，make给slice，map，channel分配内存；

2）返回类型不同：new返回指向变量的指针，make返回变量本身；

3）初始化值不同：new 分配的空间被清零（分配的内存置为零），make 分配空间后，会进行初始化为非零值；

1.2 简述defer延迟机制

defer是一种用于注册延迟调用的机制，让函数或者语句在当前函数执行完成（包括return正常结束/panic异常结束）之后进行调用。

特性

• 延迟调用：defer在main函数return之前调用 & defer必须置于函数内部
• LIFO：后进先出，压栈执行
• 作用域：只作用于绑定的函数，若defer处于匿名函数中，会先调用匿名函数中的defer

应用场景

• 并发处理：使用sync.WaitGroup时的Add()-Done()操作
• 加锁解锁：mu.RLock() & mu.RUnLock()
• 资源释放：打开关闭文件/客户端等成对操作

2. 数据结构

2.1 Slice

1）底层结构

type slice struct {
  array unsafe.Pointer //指向具体的底层数组
  len   int            //切片长度
  cap   int            //切片容量
}

2）简单描述底层扩容机制

1）切片较小( <= 1024)：以2倍速扩容，避免频繁扩容，减少内存分配的次数和数据拷贝的代价；

• 如果期望容量大于当前容量的两倍，使用期望容量
• 如果当前切片长度小于 1024，容量翻倍

2）切片较大( > 1024)：以1.25倍速扩容，避免空间浪费；

• 如果当前切片长度大于 1024，每次扩容 25% 的容量，直到新容量大于期望容量
• 在进行循环1.25倍计算时，最终容量计算值发生溢出，即超过了int的最大范围，则最终容量就是新申请的容量

3）数组与切片的异同

相同点

• 只能存储同数据类型
• 都通过下标访问元素

不同点

• 切片是指针类型，数组是值类型【传递数组是通过拷贝的方式，传递切片是通过传递引用的方式】
• 数组长度固定，切片可以动态扩容【数组是一组内存空间连续的数据，一旦初始化长度大小就不会再改变，切片的长度可以进行扩展，当切片底层的数组容量不够时，切片会创建新的底层数组】

2.2 Channel

本质是先进先出的队列，用于数据传递或数据通信；可使用goroutine + channel实现高效，线程安全的通信。

1）是否线程安全？如何保证?

结论：channel是线程安全的

原理：底层采用mutex锁来保证数据读写安全。在对循环数组buf中的数据进行入队和出队操作时，会先获取互斥锁，然后操作channel数据。

2）底层实现

关键字段及描述

        buf：缓冲区数组指针，只有缓存channel才有buf指针

        sendx & recvx: 底层循环数组的发送 & 接收元素位置索引

        sendq & recvq：发送和读取数据被阻塞的goroutine等待队列

向Channel发送数据流程（ch ← x）

从channel读取数据流程(x ← ch)

流程描述

sendq不为空：

• 无缓冲区: 从sendq头部取一个goroutine，将数据读取出来，并唤醒对应的goroutine，结束读取过程
• 有缓冲区: 说明缓冲区已满，则从缓冲区中首部读出数据，把sendq头部的goroutine数据 写入缓冲区尾部，goroutine唤醒，结束读取过程

sendq为空：

• 缓冲区有数据：则直接从缓冲区读取数据，结束读取过程
• 缓冲区无数据：则只能将当前的goroutine加入到recvq,并进入waiting状态，等待被写goroutine唤醒

3）channel状态和操作

操作	nil	closed	active
close(ch)	panic	panic	正常关闭
ch ← val（写）	永远阻塞	panic	成功发送/阻塞
val,ok = ← ch（读）	永远阻塞	正常接收	成功接收/阻塞

4）应用场景

• 生产者-消费者解耦：生产者只需要往channel发送数据，消费者只管从channel中获取数据；
• 控制并发数

2.3 Map

1）底层实现

结合顺序存储数组和链式存储两种存储结构；数组作为主干，数组元素的类型为链表

2）扩容机制是怎样的？

• bmap扩容的加载因数达到6.5(元素个数/bucket)，bmap就会进行扩容，将原来bucket数组数量扩充一倍，产生一个新的bucket数组。bmap中的oldbuckets属性指向旧bucket数组。
• map是渐进式扩容，首先开辟2倍的内存空间，创建一个新的bucket数组。当访问旧bucket数组时，会将旧bucket拷贝到新的bucket数组，然后去掉旧bucket的引用，等待GC回收

3）如何实现线程安全的map？

• 加读写锁（RWMutex）：加锁方式简单，但并发性能差
• 分片加锁：锁粒度小，可提高访问map的吞吐，并发性能较好
• sync.Map：官方标准，但应用场景特殊，最不常用
  • 场景一：只会增长的缓存系统，一个 key 值写入一次而被读很多次
  • 场景二：多个 goroutine 为不相交的键读、写和重写键值对