这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第4天
一、本堂课重点内容
- 介绍编码规范，帮助大家写出高质量程序
- 介绍 Go 语言的性能优化建议，分析对比不同方式对性能的影响和背后的原理
- 讲解常用性能分析工具 pprof 的使用和工作原理，熟悉排查程序性能问题的基本流程
- 分析性能调优实际案例，介绍实际性能调优时的工作内容
二、详细知识点介绍
常见编码规范
代码格式
使用 gofmt 自动格式化代码，保证所有的 Go 代码与官方推荐格式保持一致
总结：
提升可读性，风格一致的代码更容易维护、需要更少的学习成本、团队合作成本，同时可以降低 Review 成本
注释
- 注释应该解释代码作用
- 注释应该解释代码如何做的
- 注释应该解释代码实现的原因
- 注释应该解释代码什么情况会出错
- 公共符号始终要注释
总结：
- 代码是最好的注释
- 注释应该提供代码未表达出的上下文信息
命名规范
variable
- 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
- 变量距离其被使用的地方越远，则需要携带越多的上下文信息
- 全局变量在其名字中需要更多的上下文信息，使得在不同地方可以轻易辨认出其含义
function
- 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的
- 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（T 并不是 Foo），可以在函数名中加入类型信息
package
- 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 或者 strings
总结：
- 关于命名的大多数规范核心在于考虑上下文
- 人们在阅读理解代码的时候也可以看成是计算机运行程序，好的命名能让人把关注点留在主流程上，清晰地理解程序的功能，避免频繁切换到分支细节，增加理解成本
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，并尽早返回或继续循环来减少嵌套，增加可读性
总结：
- 线性原理，处理逻辑尽量走直线，避免复杂的嵌套分支
- 提高代码的可读性
错误和异常处理
简单错误处理
- 优先使用 errors.New 来创建匿名变量来直接表示该错误。有格式化需求时使用 fmt.Errorf
错误的 Wrap 和 Unwrap
- 在 fmt.Errorf 中使用 %w 关键字来将一个错误 wrap 至其错误链中
- Go1.13 在 errors 中新增了三个新 API 和一个新的 format 关键字，分别是 errors.Is、errors.As 、errors.Unwrap 以及 fmt.Errorf 的 %w。如果项目运行在小于 Go1.13 的版本中，导入 golang.org/x/xerrors 来使用。以下语法均已 Go1.13 作为标准。
错误判定
- 使用 errors.Is 可以判定错误链上的所有错误是否含有特定的错误
- 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
- 如果当前 goroutine 中所有 deferred 函数都不包含 recover 就会造成整个程序崩溃
- 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。
- 如果需要更多的上下文信息，可以 recover 后在 log 中记录当前的调用栈。
总结：
- panic 用于真正异常的情况
- error 尽可能提供简明的上下文信息，方便定位问题
- recover 生效范围，在当前 goroutine 的被 defer 的函数中生效
性能优化建议
在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下，设法提高程序的效率
slice 预分配内存
在尽可能的情况下，在使用 make() 初始化切片时提供容量信息，特别是在追加切片时
原理
- 切片本质是一个数组片段的描述，包括了数组的指针，这个片段的长度和容量(不改变内存分配情况下的最大长度)
- 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，因此切片操作是非常高效的
- 切片有三个属性，指针(ptr)、长度(len) 和容量(cap)。append 时有两种场景：
- 当 append 之后的长度小于等于 cap，将会直接利用原底层数组剩余的空间
- 当 append 后的长度大于 cap 时，则会分配一块更大的区域来容纳新的底层数组
- 因此，为了避免内存发生拷贝，如果能够知道最终的切片的大小，预先设置 cap 的值能够获得最好的性能
另一个陷阱：大内存得不到释放
- 在已有切片的基础上进行切片，不会创建新的底层数组。因为原来的底层数组没有发生变化，内存会一直占用，直到没有变量引用该数组
- 因此很可能出现这么一种情况，原切片由大量的元素构成，但是我们在原切片的基础上切片，虽然只使用了很小一段，但底层数组在内存中仍然占据了大量空间，得不到释放
- 推荐的做法，使用 copy 替代 re-slice
map 预分配内存
原理
- 不断向 map 中添加元素的操作会触发 map 的扩容
- 根据实际需求提前预估好需要的空间
- 提前分配好空间可以减少内存拷贝和 Rehash 的消耗
使用 strings.Builder
常见的字符串拼接方式
- strings.Builder
- bytes.Buffer
- strings.Builder 最快，bytes.Buffer 较快，+ 最慢
原理
- 字符串在 Go 语言中是不可变类型，占用内存大小是固定的，当使用 + 拼接 2 个字符串时，生成一个新的字符串，那么就需要开辟一段新的空间，新空间的大小是原来两个字符串的大小之和
- strings.Builder，bytes.Buffer 的内存是以倍数申请的
- strings.Builder 和 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，存放生成的字符串变量，而 strings.Builder 直接将底层的 []byte 转换成了字符串类型返回
使用空结构体节省内存
- 空结构体不占据内存空间，可作为占位符使用
- 比如实现简单的 Set
- Go 语言标准库没有提供 Set 的实现，通常使用 map 来代替。对于集合场景，只需要用到 map 的键而不需要值
使用 atomic 包
原理
- 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的，效率比锁高很多
- sync.Mutex 应该用来保护一段逻辑，不仅仅用于保护一个变量
- 对于非数值系列，可以使用 atomic.Value，atomic.Value 能承载一个 interface{}
总结：
- 避免常见的性能陷阱可以保证大部分程序的性能
- 针对普通应用代码，不要一味地追求程序的性能，应当在满足正确可靠、简洁清晰等质量要求的前提下提高程序性能
三、实践练习例子
使用pprof进行可视化和分析性能、分析数据
