Hat Golang keinen Stapel?

Go-Sprache ist eine immer beliebter werdende Programmiersprache und gilt als „C-Sprache der neuen Ära“. Als relativ junge Sprache ist sie in vielerlei Hinsicht innovativ. Die repräsentativsten sind Goroutine und Channel, die eine extrem hohe Parallelitätsleistung für die Go-Sprache bieten und sie zur bevorzugten Sprache im Cloud Computing und anderen Bereichen machen.

Im Vergleich zu anderen Sprachen ist das Besondere an Goroutine, dass es sich nicht um einen Thread oder Prozess handelt, sondern um einen leichten Thread, der auf Coroutine basiert. Goroutine wird sehr schnell erstellt und zerstört und kann gleichzeitige Aufgaben effizienter ausführen. Daher ist Goroutine auch der Kern des Parallelitätsmechanismus der Go-Sprache. Hier gibt es jedoch eine ganz besondere Tatsache: Goroutine verfügt nicht wie andere Threads über einen eigenen unabhängigen Aufrufstapel.

Im herkömmlichen Multithread-Programmiermodell verfügt jeder Thread über einen eigenen unabhängigen Aufrufstapel, der zum Speichern von Informationen wie Funktionsparametern, lokalen Variablen und der Rücksprungadresse des Funktionsaufrufs verwendet wird Der Stack-Frame wird gelöscht und die Steuerung wird zur Ausführung an den Stack-Frame des Aufrufers zurückgegeben. Im Vergleich zu herkömmlichen Threads vereinfacht Goroutine die Komplexität des Aufrufstapels erheblich, da es keinen eigenen unabhängigen Aufrufstapel hat.

Wie geht Goroutine also mit den Parametern und lokalen Variablen jeder Funktion um? Tatsächlich speichert die Go-Sprache jeden Goroutine-Parameter und jede lokale Variable, indem sie Speicher auf dem Heap zuweist. Mit anderen Worten: Jede Goroutine verfügt über einen eigenen Speicher, einschließlich Funktionsparametern, lokalen Variablen und anderen Informationen. Da diese Speicher auf dem Heap zugewiesen sind, können andere Goroutinen auf sie zugreifen und sie können vom Garbage Collector zurückgefordert werden.

In der Go-Sprache ist der Stapelspeicherplatz jeder Goroutine festgelegt, standardmäßig 2 KB. Sie können die Stapelspeicherplatzgröße jeder Goroutine über die Funktion runtime.GOMAXPROCS() ändern. Gleichzeitig bietet die Go-Sprache auch einige erweiterte Tools zur Optimierung der Stack-Nutzung, beispielsweise die Escape-Analyse, eine Technologie, die die Speichernutzung auf Compiler-Ebene optimiert.

Escape-Analyse kann zur Kompilierungszeit erkennen, welche Variablen nicht durch den Heap gehen müssen, um Speicher zuzuweisen, und so entscheiden, ob die Variablen auf dem Stapel oder dem Heap platziert werden sollen, was den Speicheraufwand effektiv reduzieren und die Programmleistung verbessern kann. Darüber hinaus bietet die Go-Sprache auch eine Methode namens „Slice Shared Underlying Array“, um eine wiederholte Zuweisung von Speicher während Funktionsaufrufen zu vermeiden. Dies ist eine sehr subtile Technik, die die Speicherzuweisung und das Kopieren erheblich reduzieren und die Programmleistung verbessern kann.

Obwohl Goroutine keinen unabhängigen Aufrufstapel hat, ist es dennoch ein sehr leistungsfähiger Mechanismus. Es kann gleichzeitig auf mehreren CPU-Kernen ausgeführt werden, kann Probleme wie Race Conditions und Deadlocks bei der Multithread-Programmierung vermeiden und weist eine bessere Skalierbarkeit als herkömmliche Threads auf. Gleichzeitig sind die Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit von Goroutine auch einer der Gründe, warum die Go-Sprache beliebt ist.

Im Allgemeinen ist Goroutine ein sehr ausgezeichneter und einzigartiger Parallelitätsmechanismus. Obwohl es keinen eigenen unabhängigen Aufrufstapel hat, weist es eine hohe Leistung und Skalierbarkeit auf. Die Einführung von Goroutine hat die Parallelitätsfähigkeiten der Go-Sprache erheblich verbessert und sie zur Sprache erster Wahl für das Schreiben effizienter gleichzeitiger Programme gemacht.

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