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课后作业- 重点内容 Review
- 从业务层和语言运行时层进行优化分别有什么特点？
- 从软件工程的角度出发，为了保证语言SDK的可维护性和可拓展性，在进行运行时优化时需要注意什么？
- 自动内存管理技术从大类上分为哪两种，每一种技术的特点以及优缺点有哪些？
- 什么是分代假说？分代 GC 的初衷是为了解决什么样的问题？
- Go 是如何管理和组织内存的？
- 为什么采用 bump-pointer 的方式分配内存会很快？
- 为什么我们需要在编译器优化中进行静态代码分析？
- 函数内联是什么，这项优化的优缺点是什么？
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什么是逃逸分析？逃逸分析是如何提升代码性能的？
< 作业提交截止时间：5月12日 10:00前 >
正确答案：
- 业务层的优化需要针对具体问题具体分析；而语言运行时层的优化针对的是更通用的问题，需要在多方面进行 tradeoff。两者都需要自动化性能分析工具的支持。
- 因为语言 SDK 会被大量广泛使用，保证接口的稳定性和一致性至关重要。对已有接口的改动，需要保证兼容性；对新增的接口，需要提供明确的文档说明。对于功能的改动，最好通过选项进行隔离，保证新增改动在不打开的情况下不影响原本的功能。
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主要分为追踪垃圾回收和引用计数：
a. 追踪垃圾回收
1️⃣ 回收内存的条件：回收不可达的对象； 2️⃣ 回收时，首先会扫描 GC roots，例如栈上的对象、全局变量等； 3️⃣ 从 GC roots 出发，沿着指针指向，追踪所有的可达对象； 4️⃣ 追踪完成后，回收所有不可达对象的内存。b. 引用计数
1️⃣ 对象有一个与之关联的引用数目。当且仅当引用数大于 0 时对象存活； 2️⃣ 当对象的引用数目为 0 时，内存可以被回收； 3️⃣ 优点：内存管理的开销被平摊到程序运行中，且内存管理不需要了解 runtime 的实现细节； 4️⃣ 缺点：维护引用计数的开销较大；额外的内存开销存储引用计数；无法回收带有环的数据结构；回收大数据结构时依然会造成程序暂停。
- 大量的对象会很快死去。分代 GC 的思想是：针对不同生命周期的对象采取不同策略的内存管理机制。
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Go 使用 TCMalloc 风格的内存管理方式。
a. TC 是 thread caching 的简写。每个线程都绑定 cache 方便线程快速分配内存；
b. 内存被划分为特定大小的块。根据对象是否包含指针，将内存块分为 scan 和 noscan 两种；
c. 根据内存分配请求的大小，选择合适的内存块返回，完成一次内存分配操作；
d. 回收的内存不会立刻还给操作系统，而是在 Go 内部缓存起来，方便下次分配。
- 每个线程都持有用于对象分配的 buffer，因此指针碰撞方式的内存分配无需加锁或使用 CAS 操作；对象分配的操作非常简单。
- 通过静态分析，我们可以获取更多关于程序的非平凡特性 (non-trivial properties)；这些关于程序的知识可以指导编译器优化。例如通过逃逸分析得知对象并未逃逸出当前函数，因此对象可以在栈上分配，避免频繁在堆上分配对象，降低 GC 的压力。
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函数内联：将被调用函数的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反映参数的绑定。
a. 优点
① 消除函数调用； ② 由于没有了函数调用，过程间分析转化为过程内分析；b. 缺点
① 函数体变大； ② 编译生成的 Go 镜像变大。
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逃逸分析：分析代码中指针的动态作用域，即指针在何处可以被访问。
通过逃逸分析得知对象并未逃逸出当前函数，因此对象可以在栈上分配，避免频繁在堆上分配对象，降低 GC 的压力。
