这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天
本节课介绍关于高性能 Go 语言发行版优化的内存管理优化，分享自动内存管理与 Go 内存管理知识，提供可行性的优化建议，围绕 Go 内存分配和编译器相关知识展开，探讨目前 Go 内存管理过程中问题，提出解决方案，同时将通过对编译器基本算法讲解，引出编译器优化路径。
本堂课的知识点：
性能优化及自动内存管理
提升处理能力，减少消耗，发掘算力
用户体验，资源高效利用
性能优化层面（从高到低）：
业务代码
SDK
基础库
语言运行时
OS
可优化方向：业务层优化、语言运行时优化、数据驱动（pprof分析）
优化要求：性能优化与软件质量（Go SDK）；在保证接口稳定的前提下改进具体实现；测试用例全面、有文档、可隔离（优化开关）、有日志
01. 自动内存管理
1.1 自动内存管理
动态分配内存：malloc()
垃圾回收：保证正确性、安全性
GC三个任务：为新对象分配空间；找到存活对象；回收死亡对象空间
Mutator：业务线程
Collector：GC线程
Serial GC；Parallel GC；Concurrent GC
Concurrent GC：必须感知对象指向关系的改变
评价GC算法：安全性、吞吐率、暂停时间、内存开销
1.2 追踪垃圾回收
回收条件：指针指向关系不可达的对象
回收流程：标记根对象（变量、常量、线程栈等）、标记存活对象、回收死亡对象（Copying GC->Mark-sweep GC->Mark-compact GC）
根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略
1.3 分代GC
每个对象都有年龄：经过GC的次数
对年轻（Young generation）和年老（Old generation）的对象，指定不同GC策略，降低整体内存管理的开销
1.4 引用计数
每个对象都有一个与之关联的引用数目
存活条件：当且仅当引用数大于0
优点：内存管理的操作被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
缺点：维护开销大；无法回收环形数据结构；内存开销；回收内存时引发暂停
02. Go 内存管理和优化
2.1 Go内存分配
2.1.1 提前将内存分块
mmap()向OS申请一大块内存->内存划分成大块->划分成特定大小的小块->noscan mspan->scan mspan
2.1.2 缓存
2.2 Go内存管理优化
高频操作、小对象占比较高、分配耗时
2.3 字节优化方案：Balanced GC
每个g都绑定一大块内存（1KB），称作goroutine allocation buffer（GAB）
GAB：多个小对象的分配合并成一次大对象的分配
方案：移动GAB中存活的对象；当GAB总大小超过一定阈值时，将GAB中存活的对象复制到另外分配的GAB中；原先的GAB释放，防止内存泄漏
03. 编译器和静态分析
3.1 编译器的结构
3.2 静态分析（重点）
不执行程序代码，推导程序的行为，分析程序的性质
控制流：程序执行的流程
数据流：数据在控制流上的传递
根据性质优化代码
3.3 过程内分析和过程间分析
过程间分析：考虑过程调用时参数传递和返回值的数据流和控制流
04. Go 编译器优化（重点）
4.1 函数内联（lnlining）
将被调用的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反应参数的绑定
优点：消除函数调用开销；将过程间分析转化为过程内分析
缺点：函数体变大；编译生成的Go镜像变大
4.2 Beast Mode
Go 函数内联受到的限制较多
Beast Mode：调整函数内联的策略，使更多函数被内联
开销：Go镜像增加；编译时间增加
4.2.1 逃逸分析
分析代码中指针的动态作用域：指针在哪可以被访问
思路：从对象分配处出发，沿着控制流，观察对象的数据流->若发现指针 p 在当前作用域 s ->则指针 p 指向的对象逃逸出 s，反之则没有逃逸出 s
Beast Mode：拓展函数边界，减少逃逸
优化：未分配的对象可以在栈上优化
4.2.2 性能收益
课后个人总结：
本节课学习了关于 Go 语言的内存管理优化、Go 内存分配和编译器相关知识、以及目前 Go 内存管理过程中问题和解决方案，还有编译器的优化路径。知识点很多，然后我觉得编译器静态分析和优化是重点难点，还有许多不太懂的地方。
