高质量编程与性能调优实战|青训营笔记

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这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的的第3篇笔记

  • 高质量编程
    • 编写的代码能够达到正确可靠、简洁清晰的目标可称之为高质量代码
      • 各种边界条件是否考虑完备
      • 异常情况处理,稳定性保证
      • 易读易维护
    • 编程原则
      • 简单性
        • 消除“多余的复杂性”,以简单清晰的逻辑编写代码
        • 不理解的代码无法修复改进
      • 可读性
        • 代码是给人看的,而不是机器
        • 编写可维护代码的第一步是确保代码可读
      • 生产力
        • 团队整体工作效率非常重要
    • 编码规范
      • 代码格式
        • 推荐使用gofmt自动格式化代码
        • gofmt:Go语言官方提供的工具,能自动格式化Go语言代码为官方统一风格
        • goimports:Go语言官方提供的工具,实际等于gofmt加上依赖包管理,自动增删依赖的包引用、将依赖包按字母序排序并分类
      • 注释
        • 注释应该做的
          • 解释代码作用:注释公共符号
          • 解释代码如何做的:注释实现过程
          • 解释代码实现的原因:解释代码的外部因素,提供额外上下文
          • 解释代码什么情况会出错:解释代码的限制条件
        • 公共符号始终要注释
          • 包中声明的每个公共的符号:变量、常量、函数以及结构都需要添加注释
          • 任何既不明显也不简短的公共功能必须予以注释
          • 无论长度或复杂程度如何,对库中的任何函数都必须进行注释
        • 命名规范
          • 变量
            • 简洁胜于冗长
            • 缩略词全大写,但当其位于变量开头且不需要导出时,使用全小写
              • ServerHTTP
              • xmlHTTPRequest
            • 变量距离其被使用的地方越远,需要携带越多的上下文信息
          • 函数
            • 函数名不携带包名的上下文信息,因为包名和函数名总是成对出现
            • 函数名尽量简短
            • 当名为foo的包某个函数返回类型Foo时,可以省略类型信息而不导致歧义
            • 当名为foo的包某个函数返回类型T时,可以在函数名中加入类型信息
            • 只由小写字母组成。不包含大写字母和下划线等字符
            • 简短并包含一定的上下文信息。例如schema、task等
            • 不要与标准库同名。例如不要使用sync或strings
            • 不使用常用变量名作为包名。例如使用bufio而不是buf
            • 使用单数而不是复数
            • 谨慎使用缩写
          • 控制流程
            • 避免嵌套,保持正常流程清晰
              • 如果两个分支中都包含return语句,则可以去除冗余的else
            • 尽量保持正常代码路径为最小缩进
              • 优先处理错误情况/特殊情况,尽早返回或继续循环来减少嵌套
              func OneFunc() error{
                  if err := doSomething(); err != nil{
                      return err
                  }
                  if err := doAnotherTing(); err != nil{
                      return err
                  }
                  return nil  //normal case
              }
              
            • 线性原理,处理逻辑尽量走直线,避免复杂的嵌套分支
            • 正常流程代码沿着屏幕向下移动
            • 提升代码可维护性和可读性
            • 故障问题大多出现在复杂的条件语句和循环语句中
          • 错误和异常处理
            • 简单错误:仅出现一次的错误,且在其他地方不需要捕获该错误
              • 优先使用errors.New来创建匿名变量直接表示简单错误
              • 如果有格式化需求,使用fmt.Errorf
            • 错误的Wrap和Unwrap
              • 错误的Wrap实际上是提供了一个error嵌套另一个error的能力,从而生成error的跟踪链
              • 在fmt.Errorf中使用:%w关键字来将一个错误关联到错误链中
            • 错误判定
              • 判定一个错误是否为特定错误,使用errors.Is
              • 不同于使用==,使用该方法可以判定错误链上所有错误是否含有特定错误
              • 在错误链上获取特定种类的错误,使用errors.As
            • panic
              • 不建议在业务代码中使用panic
              • 调用函数不包含recover会造成程序崩溃
              • 若问题可以被屏蔽或解决,建议使用error代替panic
              • 当程序启动阶段发生不可逆转的错误时,可以在init或main函数中使用panic
            • recover
              • recover只能在被defer的函数中使用
              • 嵌套无法生效
              • 只在当前goroutine生效
              • defer的语句是后进先出
              • 如果需要更多的上下文信息,可以recover后在log中记录当前调用栈
  • 性能优化
    • Benchmark go test -bench=. -benchmen
    • 性能优化建议
      • slice 预分配内存
      • 尽可能在使用make()初始化切片时提供容量信息
      • 切片本质是一个数组片段的描述,包括数组指针、片段长度以及片段容量
      • 切片操作并不复制切片指向的元素
      • 创建一个新的切片会复用原来切片的底层数组
      • 另一个陷阱:大内存未释放
        • 在已有切片基础上创建切片,不会创建新的底层数组
        • 场景:原切片较大,代码在原切片基础上新建小切片
        • 原底层数组在内存中有引用,得不到释放
        • 可使用copy替代re-slice
      • map预分配内存
        • 不断向map中添加元素的操作会触发map的扩容
        • 提前分配好空间可以减少内存拷贝和Rehash的消耗
        • 建议根据实际需求提前预估好需要的空间
      • 字符串处理
        • 使用+拼接性能最差,strings.Builder,bytes.Buffer相近,strings.Builder更快
          • 字符串在Go语言中是不可变类型,占用内存大小是固定的
          • 使用+每次都会重新分配内存
          • strings.Builder,bytes.Buffer底层都是[]byte数组
          • bytes.Buffer转化为字符串时重新申请了一块空间
          • strings.Builder直接将底层的[]byte转换成了字符串类型返回
          • 内存扩容策略,不需要每次拼接重新分配内存
        • 使用strings.Builder进行字符串拼接
      • 空结构体
        • 使用空结构体节省内存
          • 空结构体struct{}实例不占据任何内存空间
          • 可作为各种场景下的占位符使用
            • 节省资源
            • 空结构体本身具备很强的语义,即这里不需要任何值,仅作为占位符
          • 实现Set,可以考虑用map来代替
          • 对于这个场景,只需要用到map的键,而不需要值
          • 即使是将map的值设置为bool类型,也会多占据1个字节空间
      • atomic包
        • 锁的实现是通过操作系统来实现,属于系统调用
        • atomic操作是通过硬件实现,效率比锁高
        • sync.Mutex应该用来保护一段逻辑,不仅仅用于保护一个变量
        • 对于非数值操作,可以使用atomic.Value,能承载一个interface{}
  • 性能调优实战
    • 性能调优原则
      • 要依靠数据不是猜测
      • 要定位最大瓶颈而不是细枝末节
      • 不要过早优化
      • 不要过度优化
    • 性能分析工具pprof:用于可视化和分析性能数据的工具
      • 火焰图
        • 从上到下表示调用顺序
        • 每一块代表一个函数,越长代表占用CPU时间越长
        • 火焰图是动态的,支持点击块进行分析
      • 采样过程与原理
        • CPU
          • 采样对象:函数调用和它们占用的时间
          • 采样率:100次/s,固定值
          • 采样时间:从手动启动到手动结束
        • Heap/堆内存
          • 采样程序通过内存分配器在堆上分配和释放的内存,记录分配/释放的大小和数量
          • 采样率:每分配512kb记录一次,可在运行开头修改,1为每次分配均记录
          • 采样时间:从程序运行开始到采样时
          • 采样指标:alloc_space,alloc_objects,inuse_space,inuse_objects
          • 计算方式:inuse = alloc-free
        • Groutine
          • 记录所有用户发起且在运行中的goroutine runtime.main的调用栈信息
        • ThreadCreate
          • 记录程序创建的所有系统线程信息
        • 阻塞
          • 采样阻塞操作的次数和耗时
          • 采样率:阻塞耗时超过阈值的才会被记录,1为每次阻塞均记录
          • 采样争抢锁的次数和耗时
          • 采样率:只记录固定比例的锁操作,1为每次加锁均记录
    • 性能调优案例
      • 业务服务优化
        • 服务:能单独部署,承载一定功能的程序
        • 依赖:Service A的功能实现依赖Service B的响应结果,称为Service A依赖Service B
        • 调用链路:能支持一个接口请求的相关服务集合及其相互之间的依赖关系
        • 基础库:公共的工具包、中间件
      • 基础库优化
        • AB实验SDK的优化
          • 分析基础库核心逻辑和性能瓶颈
            • 设计完善改造方案
            • 数据按需获取
            • 数据序列化协议优化
          • 内部压测验证
          • 推广业务服务落地验证
      • Go语言优化
        • 编译器&运行时优化
          • 优化内存分配策略
          • 优化代码编译流程,生成更高效的程序
          • 内部压测验证
          • 推广业务服务落地验证
        • 优点
          • 接入简单,只需要调整编译配置

          • 通用性强