Go 面試題二（記憶體、並發、OOP）
來源：Durant Thorvalds
01 new 和 make 的區別？
new：只負責分配記憶體，回傳指向該位址的指標。會為新類型分配一片記憶體、初始化為零值，並回傳型別為*T的位址，相當於&T{}。make：只用於 slice、map、channel 的初始化，回傳的是「引用」（即 slice / map / channel 本身），不是指標。
// new: 分配記憶體，回傳 *T
p := new(int) // *int，指向零值
s := new([]int) // *[]int，指向 nil slice（不常用）
// make: 初始化 slice / map / channel，回傳 T
sl := make([]int, 0, 10) // []int
m := make(map[string]int) // map[string]int
ch := make(chan int) // chan int
02 Go 的面向對象是怎麼實現的？
Go 實現面 向對象的兩個關鍵是 struct 和 interface。
封裝
- 同一個 package 內，物件對包內檔案可見。
- 不同 package 時，名稱需大寫開頭才會對外可見（導出）。
繼承
繼承是編譯期特徵，在 struct 內嵌入要「繼承」的類型即可：
type A struct{}
type B struct {
A // 嵌入 A，B 擁有 A 的欄位與方法
}
多態
多態是執行期特徵，透過 interface 實現。類型與介面是鬆耦合的：某個類型的實例可以賦給它實現的任意介面型變數。
type Writer interface {
Write([]byte) (int, error)
}
// 只要類型實現了 Write，就可以賦給 Writer 變數
var w Writer = myType{}
Go 支援多重繼承，即在類型中嵌入多個父類型即可。
03 uint 相減結果會怎樣？
var a uint = 1
var b uint = 2
fmt.Println(a - b)
答案：會發生無符號整數溢出。
- 32 位系統：結果為
2^32 - 1 - 64 位系統：結果為
2^64 - 1
為什麼會變成很大的數？
uint 只能存 0 和正整數，沒有「負數」這個概念。在硬體上減法仍是用二進位運算，1 - 2 的位元結果其實等同於「負一」的二補數表示；但 Go 把這串位元一律當成無符號數解讀，所以不會變成 -1，而是被解讀成「該位元寬度下最大的正整數」（模數運算 wrap around），例如 64 位就是 2^64 - 1。
若需要負數怎麼做？
-
改用有符號型別（最直接）：需要可能為負的差值時，用
int/int32/int64。var a, b int = 1, 2
fmt.Println(a - b) // -1 -
先轉成有符號再相減：資料本身是
uint時，先轉成夠大的有符號型別再算，並注意溢出（例如int裝不下uint最大值時用int64或先檢查範圍）。var a, b uint = 1, 2
diff := int(a) - int(b)
fmt.Println(diff) // -1 -
需要「帶正負的差值」且要防溢出：先判斷誰大再決定正負，或使用
int64並在轉換前檢查是否在安全範圍內。var a, b uint64 = 1, 2
var diff int64
if a >= b {
diff = int64(a - b)
} else {
diff = -int64(b - a)
}
fmt.Println(diff) // -1
04 Go 有沒有在 main 之前執行的函數？怎麼用？
有，init 函數會在 main 之前執行。
func init() {
// ...
}
init 的特點
- 用來初始化無法用初始化表達式初始化的變數。
- 在程式進入
main前執行，常用於註冊、類似sync.Once的只執行一次邏輯。 - 不能被其他函數呼叫。
- 沒有參數、沒有回傳值。
- 每個 package 可以有多個
init，每個源文件也可以有多個init。 - 同一 package 內多個
init的執行順序，Go 沒有明確定義，寫程式時不要依賴其順序。 - 不同 package 的
init依「包導入的依賴關係」決定執行順序。
05 這句程式碼在做什麼？為什麼要定義一個「空值」？
type GobCodec struct {
conn io.ReadWriteCloser
buf *bufio.Writer
dec *gob.Decoder
enc *gob.Encoder
}
type Codec interface {
io.Closer
ReadHeader(*Header) error
ReadBody(interface{}) error
Write(*Header, interface{}) error
}
var _ Codec = (*GobCodec)(nil)
作用：編譯期檢查 *GobCodec 是否完整實現了 Codec 介面。
- 把
nil轉成*GobCodec，再賦給Codec型變數。 - 若
*GobCodec沒有實現Codec的全部方法，這裡會編譯失敗。 var _ Codec = ...中的_表示不關心這個變數，只用來做型別檢查，不佔實際使用。
這是一種常見的「介面實現檢查」寫法，避免漏實現方法而在執行時才出錯。
06 Go 的記憶體管理機制？（簡述）
Go 的記憶體管理大體參考 tcmalloc，本質上是一個記憶體池，並做了自動伸縮、合理切塊等優化。
基本概念
| 概念 | 說明 |
|---|---|
| Page | 一塊 8KB 的記憶體。Go 向作業系統申請/釋放記憶體多以「頁」為單位。 |
| span | 記憶體塊，由一個或多個連續的 page 組成。可視為一「小隊」的 page。 |
| sizeclass | 空間規格，標記該 span 的 page 如何被使用（存多大 object）。 |
| object | 存單一變數資料的記憶體單位。一個 span 會被切成多個等大的 object。例如 object 16B、span 8KB → 512 個 object。 |
三層結構
-
mheap
從作業系統要一大塊記憶體當記憶體池，並做整體管理：mheap.spans：存 page 與 span 資訊（起始位址、page 數、已用大小等）。mheap.bitmap：各 span 中物件的標記（如是否可回收）。mheap.arena_start：要分配給應用程式使用的區域起點。
-
mcentral
相同用途（相同 sizeclass）的 span 以鏈表形式放在 mcentral。分配時從這裡找合適的 span，取一個 object 回傳給上層。 -
mcache
每個處理器 P 對應一個 mcache，作為快取層，提高並發分配效率。申請記憶體時先從當前 P 的 mcache 分配，沒有可用 span 時再向 mcentral 要。
07 mutex 有幾種模式？
sync.Mutex 有兩種模式：normal 和 starvation。
正常模式（normal）
- 所有 goroutine 大體按 FIFO 排隊獲取鎖。
- 被喚醒的 goroutine 和 新來請求鎖的 goroutine 一起競爭，通常新來的更容易拿到鎖（持續佔用 CPU），被喚醒的較難拿到。
- 公平性：否，偏向新請求。
飢餓模式（starvation）
- 所有嘗試獲取鎖的 goroutine 都排隊等待。
- 新請求鎖的 goroutine 不會參與搶鎖（自旋被關閉），而是直接加入隊尾排隊。
- 公平性：是，避 免某個 goroutine 長期拿不到鎖。
參考：