Go自动内存管理 ｜ 青训营笔记

一只兔兔
105 阅读6分钟

这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 3 天

这里是GO中GC，内存管理&优化，Go中的编译器和静态分析等。

Brief Introduction

什么是性能优化？提升软件处理能力，减少不必要的消耗。

用户体验更好，资源高效利用，降低成本的同时，提高效率。（小的优化 x 海量机器 = 显著性能提升）

  • 性能优化层面：

    • 业务代码（业务层优化）

      • 特定场景，具体问题，具体分析
      • 容易获得较大性能收益

    • SDK（语言运行时优化）

      • 解决更通用的性能问题
      • 考虑更多通用场景
      • Tradeoffs

    • 基础库

    • 语言运行时

    • OS

太底层，好像也可以优化，但是目前没有做昂！！！

  • 数据驱动优化：

    • 工具-pprof
    • 依靠数据而非猜测
    • 首先优化最大瓶颈

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SDK很重要哇，保证接口稳定的前提下稳定。存在接口特定行为，就会有用户依赖行为，轻易改变会有很多问题！！！（tricks）

  • 课程目录：

    • 自动内存管理
    • Go内存管理以及优化
    • 编译器和静态分析
    • Go编译器优化

自动内存管理

  • 管理的是动态内存:

    • 程序在运行的时候，根据需求动态分配的内存：malloc()

  • 自动内存管理(垃圾回收): 程序语言，运行时系统管理动态内存

    • 避免手动内存管理，专注业务逻辑
    • 保证内存管理正确性和安全性：double-free problem, use-after-free problem

  • 三个任务：

    • 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

相关概念

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感觉在哪里看到过......《深入理解Java虚拟机》

相关概念：Stop The World

  • 评价GC算法：

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追踪垃圾回收

  • 回收条件：指针指向不可达

  • 步骤：

    • 标记根对象

      • 静态变量、全局变量、常量、线程栈等（必然存活的对象）

    • 标记：找到所有可达对象

      • 根据指针找到所有可达的对象（求指针指向关系的传递闭包）

    • 清理：所有不可达对象

      • Copying GC（存活对象复制到别的地方）
      • Mark-sweep GC（死亡对象内存标记为“可分配”）
      • Mark-compact GC（移动并整理存活对象）

  • 根据对象生命周期，使用不同的标记和清理策略

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  • copying GC:

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  • Mark-sweep GC:

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  • Mark-compact GC:

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和copying不同，Compact GC: 原地整理对象

分代GC

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年轻Copy开销少，老年Mark-sweep/Mark-compact开销少

引用计数

  • 每个对象有一个与之关联的引用数目

  • 对象存活条件：当且仅当引用数大于0

  • 优点：

    • 内存管理平摊到程序执行过程中
    • 内存管理不需要了解runtime的实现细节：C++智能指针（smart pointer）

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  • 缺点：

    • 维护开销大，原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
    • 环形数据结构无法回收 --- weak reference
    • 内存开销：每个对象引入了额外的内存空间存储引用数目
    • 回收内存时依然可能引发暂停

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红色：自己引用自己，环形，无法回收。

Null：一个为null，它指向的所有的都要回收了，不可避免，大对象回收可能就是要暂停昂！！！

Summary

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Go内存管理及优化

分配

分块

目标：为对象在heap上分配内存

提前将内存分块

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缓存

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管理优化

  • 内存分配特点：

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字节跳动优化方案：Balanced GC

每个Goroutine提前给一块儿，能快速分配内存昂！！！

  • What is GAB

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  • GAB tricks:

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其实每个GAB底层还是以1KB的对象来管理的，如果一个大的GAB中，一个小的对象没有被回收，那么整个GAB就不应该被回收昂 -> 内存的延迟释放。

  • 性能收益：

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上面是Balanced GC开启之前的性能，下面是开启之后的性能优化。

编译器和静态分析

基本介绍

  • 编译器：

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  • 静态分析：

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  • 过程内和过程间分析：

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Go编译器优化

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函数内联

  • 概念：

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  • 缺点：

    • 函数体变大，instruction cache(icache)不友好
    • 编译生成的Go镜像变大（函数复制了很多份）

  • 函数内联在大多数情况下是正向优化

  • 内联策略：

    • 调用和被调函数的规模
    • ......

Beast Mode

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逃逸分析

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  • 性能收益：

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Summary

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References

  1. The Garbage Collection Handbook，可以康康很多的概念&算法昂，英文版写的非常好，可以读读英文版昂！！！
  2. references

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  1. 掘金对应课程笔记：juejin.cn/post/718952…
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