这是我参与「第三届青训营 -后端场」笔记创作活动的第4篇笔记
4. 高性能Go语言发行版优化与落地实践
从性能优化的角度来看我们应用的结构，从上到下可将其分成5个层面：业务代码、SDK、基础库、语言运行时（runtime）、OS
业务代码：根据需求写的代码
SDK、基础库：提供了一些api、高级数据结构等
runtime：垃圾回收机制、调度器、编译器等。本章主要讲runtime优化
OS：提供隔离的运行环境
4.1 自动内存管理（垃圾回收）
4.1.1 相关概念
动态内存：程序运行时根据需求动态分配的内存，如malloc
自动内存管理（垃圾回收）：程序运行时系统自动回收动态内存
自动内存管理要做什么：为新对象分配空间、找到存活对象、回收死亡对象的内存空间
按工作任务来分：
Mutator：业务线程。用于分配新对象，修改对象指向关系
Collector：GC 线程。找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
按运行算法来分：
Serial GC：只有一个collector，且collector执行时其他mutator都需要暂停
Parallel GC：并行 GC，支持多个collector同时工作，且collector执行时其他mutator都需要暂停
Concurrent GC：并发 GC，支持多个collector同时工作，collector和mutator可以同时工作
常用的GC技术：
Tracing garbage collection 追踪垃圾回收
Reference counting 引用计数
4.1.2 Tracing garbage collection 追踪垃圾回收
该技术的思路：清理指针指向关系不可达的对象
步骤：
1、标记根对象：如静态变量、全局变量、常量、线程栈等
2、标记可达对象：从根对象出发，找到所有可达对象
3、清理不可达对象
策略1 Copying GC：将存活对象复制并整理好连续存放在另外的内存空间，则当前的内存块就完全空了可用了
策略2 Mark-sweep GC：将死亡对象的内存标记为可分配
策略3 Mark-compact GC：在当前内存块中整理好存活对象，让它们连续存放
那我们应该采用哪种策略来清理死亡对象呢？我们可以采用Generational GC 分代 GC方式来选择策略
4.1.3 Generational GC 分代 GC
原理：大部分对象可能因为仅存在于某个函数当中，因此分配内存后很快就不再用了
概念：我们称这个对象经历过GC的次数为它的年龄，根据年龄分成年轻代、老年代
年轻代：存活对象数很少，因此使用策略1
老年代：存活对象趋于一直活着，因此使用策略2
4.1.4 Reference counting 引用计数
每个对象都会有一个数字表示它被其他对象引用的数目，当一个对象的被引用数>0，则该对象是存活的
优点：
在程序执行的过程中可以顺带完成内存管理
解耦合，内存管理不需了解runtime的实现细节
缺点：
在多线程编程中，须通过原子操作来维护被引用数，开销较大
记录被引用数需要额外内存开销
回收内存时可能引发暂停
4.2 Go 内存管理及优化
4.2.1 Go的内存分配法1--分块
若现在用go代码初始化了一个对象，那么go底层是如何为这个对象分配内存的呢？
目标：go会在heap中为对象分配内存
步骤：在业务执行前，go就会先用mmap向OS申请一大块内存如4MB；然后将这块内存划分为若干个mspan，如8KB；再将mspan划分成若干个noscan mspan用于分配不包含指针的对象、scan mspan用于分配包含指针的对象，如8B、16B等等。业务方法中初始化对象，go则根据对象大小选择最适合的noscan/scan mspan进行分配
4.2.2 Go的内存分配法2--缓存
一个 Goroutine 的运行需要G+P+M三部分结合起来
G: Goroutine 执行的上下文环境。
M: 操作系统线程。
P: Processer。进程调度的关键，调度器，也可以认为约等于CPU。
go的内存分配器借鉴了TCMalloc内存分配的思路，也对内存做了很多级不同的缓存，加快内存分配速度
特点：
每个p包含一个mcache用于快速分配，给这个p绑定的g分配对象
mcache管理一个mspan
当mcache的mspan分配完了，则向mcentral申请一组有空余块的mspan
当mcache的mspan完全空闲，mspan会被缓存在mcentral中，而不是立即释放归还给OS
4.2.3 Go的自动内存管理过程
go内存会分成堆区（Heap）和栈区（Stack）两个部分，程序在运行期间可以主动从堆区申请内存空间，这些内存由内存分配器分配并由垃圾收集器负责回收。栈区的内存由编译器自动进行分配和释放，栈区中存储着函数的参数以及局部变量，它们会随着函数的创建而创建，函数的返回而销毁。如果只申请和分配内存，内存终将枯竭。Go使用垃圾回收收集不再使用的span，把span释放交给mheap，mheap对span进行span的合并，把合并后的span加入scav树中，等待再分配内存时，由mheap进行内存再分配。因此，Go堆是Go垃圾收集器管理的主要区域。
4.2.4 Go的内存回收技术
Tracing garbage collection 追踪垃圾回收
4.2.5 Go内存分配的问题
对象分配十分高频
小对象占比高
Go内存分配比较耗时，因为分配路径较长：g->m->p->mcache->mspan->memory block->return pointer
4.2.6 字节的优化方案：Balance GC
问题：若一个GAB中只有少数noscan mspan是存活的，会导致整块GAB被延迟释放
解决方法：
4.3 编译器和静态分析
4.3.1 编译器的结构
4.3.2 静态分析
4.3.3 过程内分析、过程间分析
4.4 Go 编译器优化
4.4.1 函数内联
4.4.2 字节的优化方案：Beast Mode
是字节对golang的sdk进行优化的一项技术
4.4.3 逃逸分析
p若在s以外被访问到，则说明p逃逸了
\
