GopherCon SG 2019 “Understanding Allocations” 学习笔记

本篇是根据 GopherCon SG 2019 “Understanding Allocations” 演讲的学习笔记。

Understanding Allocations: the Stack and the Heap – GopherCon SG 2019 – YouTube

理解分配:栈和堆

GopherCon SG 2019 "Understanding Allocations" 学习笔记

你的程序中有两种内存,栈内存和堆内存。

go 中, 每个 go 程都会有一个栈空间,整个程序有一个堆空间。

变量是在栈还是堆上

GopherCon SG 2019 "Understanding Allocations" 学习笔记

负责堆垃圾回收的 GC 会导致整个程序的延迟,而不仅仅是创建垃圾的部分。你可能会担心你的代码在堆中产生了多少垃圾。

什么时候需要优化

GopherCon SG 2019 "Understanding Allocations" 学习笔记

要有 benchmarks 基准来证明你的程序 不够快(有大量的堆内存分配),够快就不用多此一举了。

你要先确保程序能正确运作(业务处理),而不是先着重性能优化。

在有大量指针+运行快速的程序、清晰明了+但有点慢的程序之间,你应该选择后者。

普通类型参数传递

第5行进入squre函数

GopherCon SG 2019 "Understanding Allocations" 学习笔记

函数和局部变量被挤压入栈,一个函数为一个 堆栈帧

squre函数执行完

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执行完成后,你会发现黑线(只是用于区分)向上移,上方内容为有效内容,下方内容为无效内容( 过期而不再使用

第6行执行println函数

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go 声明了新的内存部分,我们有了新的堆栈帧用于打印行,黑线下移。

通俗的来讲,栈空间会进行自我清理,任何变量都会被清理干净,空间会被重复使用。

指针类型参数传递

第4行声明变量

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main 函数和变量 n 被压入栈。

第5行进入inc函数

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inc 函数和变量 x 被压入栈,属于另一个堆栈帧,黑线下移。传入的变量是 n 的地址。

inc函数执行完

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黑线上移,n 被修改了值。并没有什么问题。

执行println函数

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总结

虽然使用了指针传参,但这种情况下它能够留在栈上,即共享向下传递时,通常留在栈空间上。(主函数将自己的变量传给子函数)

函数返回引用

第4行进入answer函数前

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编译器推断出 n 是 int 的指针类型,赋初值 nil 等待函数返回结果。

进入函数

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在函数内部声明了变量并初始化,并返回了变量的内存地址。

执行println函数

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致命的问题

你会发现,我明明没有进行赋值修改的操作,但却破坏了原有的值。原因在于

  • 调用 answer 函数的时候,假如我们把声明的变量 x 放在栈空间,返回变量的地址。
  • 那么 main 函数中的 n 会拿到 x 的地址,当 answer 方法退出时(黑线上移), 该堆栈帧已过期,但是 n 还引用着 x
  • 我们知道 堆栈的空间是可以被重复利用的,那么下一次执行其他函数或者声明变量的时候,那块过期的内存区域就会被重新使用,修改为其他值。
  • 案例中调用 println,黑线下移,产生新的堆栈帧,原先 x 标识符被替换成了 a,修改 a 的值等同修改了 n 地址解引用后的值。这是非常致命的错误。

解决的方法

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为了解决上述致命的问题,被声明初始化的 x 变量就需要”逃逸”到堆空间中。这样其他无关函数就不会对它的值产生影响。

共享向上传递时,通常留在堆空间上。(子函数将自己的变量传给主函数,引用)

Escape Analysis

编译器怎么判断的

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变量只在函数里工作,那就分配到栈空间上。如果编译器不能证明函数返回后声明过的变量是否被引用,那必须将其分配到堆空间上。

询问编译器

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查看构建指令,可以提供一个 -gcflags 的可选参数,传递给 go tool compile 工具

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查询 go tool compile -h,得知参数 -m 可以输出编译器的优化决定(变量放在栈还是堆上)

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执行 go build -gcflags “-m” 获取到下面的结果

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总结

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什么时候会把变量分配在堆内存上

  • 函数返回退出后声明过的变量依旧被引用着。
  • 变量初始化值大小过大无法分配进栈。
  • 不知道变量值的具体大小,比如切片。

做个判断

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看看前面总结的第一点和第三点。明显可以知道右边那个是分配在栈上,而左边那个分配在堆上。

思考io.Reader接口

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io 标准库里有个 Reader 接口,你应该知道为什么官方要用前者替换后者了吧。如果使用后者,会在堆上产生大量的垃圾,造成程序迟钝。前者则符合向下传递思想,变量通常分配在栈空间上。

最后

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不要猜想,多用工具!

Original: https://www.cnblogs.com/linxiaoxu/p/16095012.html
Author: 小能日记
Title: GopherCon SG 2019 “Understanding Allocations” 学习笔记

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