分布式部署的仿微信项目KamaChat (opens new window)是一个进阶的Go的项目，基本覆盖了GO相关技术栈的全部内容，做完不仅可以在简历上添加一个项目，还可以活学活用最强八股文里Go的全部八股内容：web开发、Go并发、GC调优，通信、分布式、数据层设计等等。

# Go垃圾回收

# 常见的 GC 实现方式有哪些？（考点：GC 实现方式）【简单】

常见的GC实现方式主要有6种：

标记-清理：首先标记所有可达对象，然后清理不可达对象。可能会产生内存碎片
复制：将内存分为两半，每次只使用其中的一半，当内存使用完事，将其中存活的对象复制到另一半中，然后清理使用的那一半内存。适用于对象生命周期短的情况，因为浪费内存少
标记-整理：标记所有可达的对象，然后将它们移动至内存的一端，清理边界外的内存。解决了标记-清理法的内存碎片问题
增量：将GC分散到程序执行过程的多个小步骤，减少GC停顿时间，提高用户体验
分代：根据对象的生命周期的不同将内存分为不同的代，新分配的内存为新生代，存活达到一定时间的对象为老年代。新生代频繁回收，老年代较少回收
并发：GC和程序的其他部分（如执行代码的线程）并发运行，但需要同步机制的支持

Go语言采用并发的标记-清理和 标记-整理法，它在程序运行时并发地执行GC，尽量减少对程序性能的影响

# Go垃圾回收（GC）的触发条件是什么？（考点：垃圾回收触发机制）【简单】

堆内存分配：当程序分配的堆内存达到一定阈值时，GC会被触发以释放不再使用的对象，从而减少内存使用。
空闲内存低：即使堆内存使用率不高，如果可用内存（空闲内存）低于某个阈值，也可能触发GC。
显式调用：虽然不常见，但可以通过调用runtime.GC()来强制执行GC。
时间间隔：Go的GC还有一个定时器，即使当前内存分配不多，超过一定时间间隔后，也会触发GC。
内存泄露检测：长时间运行的程序如果检测到可能的内存泄露，也会触发GC尝试回收内存。

Go语言的GC设计目标是隐藏GC的开销，让程序员不需要关心内存管理，所以大部分情况下GC是自动和透明的。

# Go语言中的GC流程。（考点：GC流程）【简单】

Go语言中的垃圾回收（GC）流程是并发执行的，以减少对程序性能的影响。GC的主要流程大致如下：

1.标记（Mark）：找出所有从根可达的对象。这个过程会中断程序的执行（stop-the-world），但这个停顿非常短暂。

2.标记后处理（Mark Termination）：处理并发标记过程中遗留下来的工作。

3.清扫（Sweep）：回收未被标记（不可达）的对象所占用的内存。在这个阶段，内存会被重新整理，减少内存碎片。

4.并发标记（Concurrent Mark）：并发标记阶段，GC会与程序同时运行，遍历所有标记的对象，确保没有被遗漏。

5.并发清扫（Concurrent Sweep）：并发清扫阶段，GC会与程序同时运行，实际回收不可达对象所占用的内存。

6.并发GC辅助工作：进行一些GC的辅助工作，如处理GC堆的后台工作。

# go的垃圾回收机制了解吗？

Go1.3之前采用标记清除法， Go1.3之后采用三色标记法，Go1.8采用三色标记法+混合写屏障。

标记清除法

初始版本的Go语言使用了一个基于标记-清扫（Mark-Sweep）算法的垃圾回收器。

在标记清除算法中，首先从根对象（如全局变量、栈中的引用等）出发，标记所有可达对象。这一过程通常使用深度优先搜索或广度优先搜索进行。标记的方式通常是将对象的标记位从未标记改为已标记。所有的可达对象都被标记为“活动”或“存活”。
在清扫阶段，遍历整个堆内存，将未被标记的对象视为垃圾，即不再被引用。所有未被标记的对象都将被回收，它们的内存将被释放，以便后续的内存分配。
标记清除算法执行完清扫阶段后，可能会产生内存碎片，即一些被回收的内存空间可能是不连续的。为了解决这个问题，一些实现中可能会进行内存碎片整理。
标记清除算法的主要优势是能够回收不再使用的内存，但它也有一些缺点。其中一个主要的缺点是清扫阶段可能会引起一定程度的停顿，因为在这个阶段需要遍历整个堆内存。另外，由于标记清除算法只关注“存活”和“垃圾”两种状态，不涉及内存分配的具体位置，可能导致内存碎片的产生。

三色标记法

三色标记：将对象分为三种颜色：白色、灰色、和黑色。初始时，所有对象都被标记为白色，表示它们都是未被访问的垃圾对象。
根搜索：垃圾回收从根对象开始搜索，根对象包括全局变量、栈上的对象以及其他一些持有对象引用的地方。所有根对象被标记为灰色，表示它们是待处理的对象。
标记阶段：从灰色对象开始，垃圾回收器遍历对象的引用关系，将其引用的对象标记为灰色，然后将该对象标记为黑色。这个过程一直进行，直到所有可达对象都被标记为黑色。
并发标记：在标记阶段，垃圾回收器采用并发标记的方式，与程序的执行同时进行。这意味着程序的执行不会因为垃圾回收而停顿，从而减小了对程序性能的影响。
清扫阶段：在标记完成后，垃圾回收器会扫描堆中的所有对象，将未被标记的对象回收（释放其内存）。这些未被标记的对象被认为是不可达的垃圾。
内存返还：垃圾回收完成后，系统中的内存得以回收并用于新的对象分配。
GC触发：垃圾回收的触发条件通常是在分配新对象时，如果达到一定的内存分配阈值，就会触发垃圾回收。另外，一些特定的事件（如系统调用、网络阻塞等）也可能触发垃圾回收。

三色标记法+混合写屏障

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。

一次完整的GC分为四个阶段：

准备标记（需要STW），开启写屏障。
开始标记
标记结束（STW），关闭写屏障
清理（并发）

基于插入写屏障和删除写屏障在结束时需要STW来重新扫描栈，带来性能瓶颈。混合写屏障分为以下四步：

GC开始时，将栈上的全部对象标记为黑色（不需要二次扫描，无需STW）；
GC期间，任何栈上创建的新对象均为黑色
被删除引用的对象标记为灰色
被添加引用的对象标记为灰色

总而言之就是确保黑色对象不能引用白色对象，这个改进直接使得GC时间从 2s降低到2us。

# GC如何调优

通过 go tool pprof 和 go tool trace 等工具

控制内存分配的速度，限制 Goroutine 的数量，从而提高赋值器对 CPU的利用率。
减少并复用内存，例如使用 sync.Pool 来复用需要频繁创建临时对象，例如提前分配足够的内存来降低多余的拷贝。
需要时，增大 GOGC 的值，降低 GC 的运行频率。

# GMP

GMP 指的是 Go 的运行时系统（Runtime）中的三个关键组件：Goroutine、M（Machine）、P（Processor）。

Goroutine：
- Goroutine 是 Go 语言中的轻量级线程，它由 Go 运行时管理。Goroutines 是并发执行的基本单位，相比于传统的线程，它们更轻量，消耗更少的资源，并由运行时系统调度。在 Go 中，你可以创建成千上万个 Goroutine，并且它们可以非常高效地运行。
M（Machine）：
- M 表示调度器的线程，它负责将 Goroutines 映射到真正的操作系统线程上。在运行时系统中，有一个全局的 M 列表，每个 M 负责调度 Goroutines。当一个 Goroutine 需要执行时，它会被分配给一个 M，并在该 M 的线程上运行。M 的数量可以根据系统的负载动态调整。
P（Processor）：
- P 表示处理器，它是用于执行 Goroutines 的上下文。P 可以看作是调度上下文，它保存了 Goroutines 的执行状态、调度队列等信息。P 的数量也是可以动态调整的，它不是直接与物理处理器核心对应的，而是与运行时系统中的 Goroutines 数目和负载情况有关。

GMP 模型的工作原理如下：

当一个 Goroutine 被创建时，它会被放入一个 P 的本地队列。
当 P 的本地队列满了，或者某个 Goroutine 长时间没有被调度执行时，P 会尝试从全局队列中获取 Goroutine。
如果全局队列也为空，P 会从其他 P 的本地队列中偷取一些 Goroutines，以保证尽可能多地利用所有的处理器。
M 的数量决定了同时并发执行的 Goroutine 数目。如果某个 M 阻塞（比如在系统调用中），它的工作会被其他 M 接管。

# Go 中的内存逃逸现象是什么？

内存逃逸（Memory Escape）是指一个变量在函数内部创建，但在函数结束后仍然被其他部分引用，导致变量的生命周期超出了函数的范围，从而使得该变量的内存需要在堆上分配而不是在栈上分配。

存逃逸的情况可能发生在以下几种情况：

1、当在函数内部创建一个局部变量，然后返回该变量的指针，而该指针被函数外部的代码引用时，这个局部变量会发生内存逃逸。

func createPointer() *int {
    x := 42
    return &x // x 的内存逃逸
}

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2、当将局部变量通过 channel 或 goroutine 传递给其他部分，而这些部分可能在原始函数退出后访问这个变量时，也会导致内存逃逸。

func sendData(ch chan<- *int) {
    x := 42
    ch <- &x // x 的内存逃逸
}

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3、如果在函数内部使用 new 或 make 分配的变量，即使返回的是指针，但这个指针可能被外部持有，从而导致变量在堆上分配而不是在栈上分配。

func createWithNew() *int {
    x := new(int) // x 的内存逃逸
    return x
}

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