这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天

今日课程内容

今天主要学习了go语言的内存管理方式以及字节是如何优化的，以及编译器优化。

自动内存管理的相关概念

自动内存管理的概念

• 自动内存管理：也叫垃圾回收（GC,garbage collection)，是指由程序语言在运行时系统管理动态内存 这么做的好处是：保证内存使用的正确性和安全性，可以专注于业务，避免了手动释放内存。 有Serial GC、Parallel GC和Concurrent GC三种。

• Mutator: 业务线程

• Collector: GC 线程

• Serial GC：只有一个collector，在运行时会暂停。

• Parallel GC：支持多个collector同时进行GC，也会暂停，性能要比Serial GC高。

• Concurrent GC：支持 mutator(s) 和 collector(s)同时进行。 Concurrent GC

常见的算法

基本上都是基于分代假说，即分为年轻代和老年代（主要是根据经历GC的次数）。老年代是指经历了多次GC但仍然存活。然后根据分代的不同，制定不同的GC策略，从而减小内存的开销。对年轻代多采用标记复制的方法（因为存活的很少），而对于老年代，多采用标记删除（让老年代呆在原理，清除不保留的）。

追踪垃圾回收

对于不可达的对象，会被清理掉。判断对象是否可达的条件： 首先标记所谓的root对象，通常可以被当作GC root的有全局变量、静态变量、常量、线程栈等（存活时间比较长），然后从这些对象出发，标记所有可达的对象，标记完成后，清理掉所有不可达的对象。

引用计数

认为每个对象都有一个与之关联的数目。在该方法中，当引用数大于0时，就认为该对象是存活的，在进行GC时不清除这个对象。

优点：将GC分摊到程序运行中，同时也不需要去区分哪些是全局变量 缺点：开销大，同时每个对象还要专门开辟一个空间记录它本身的引用数。

此外，之前看java面经的时候，还提到在java中引用计数法有一个缺陷，就是如果两个对象互相引用，会导致两者的引用数始终大于0，进而导致这两个对象始终存活，无法被清除掉。不知道在goland中是不是也有这种问题。

Go语言的内存管理以及优化

内存管理

主要是提前分块和缓存。 在Go中，会首先向OS申请一块内存空间，然后先将这块内存分成大块，再将大块进一步划分成特定大小的小块，用这些小块进行对象分配。在分配时，根据对象的大小，选择适当的块。

Go在分配内存时，做了很多级的缓存，从而加快了速度。从 OS 分配得的内存被内存管理回收后，不会立刻归还给 OS，而是在所谓的Go runtime内先缓存起来，这样就避免了频繁向OS进行申请。

优化

目前存在的问题：内存分配路径长、耗时长。

针对此问题，字节提出了名为balanced GC的优化方案。 （这里还不是太懂）。

编译器优化

编译器的相关概念

静态分析

在不执行程序的情况下，推导程序的行为，分析程序的性质 通常会在控制流分析和数据流分析。

• 控制流分析：分析程序执行的流程，往往会画出控制流程图，
• 数据流分析：分析数据在控制流上的传递

经过分析得出程序的性质后，根据这些性质进行优化。

• 过程内分析：仅在函数内部进行分析
• 过程间分析：同时考虑跨函数的数据流和控制流

编译器优化

通常是一个通用性的优化。 目的： 本章学习的编译优化面对的场景是后端长期执行任务。因此是用编译时间换取更高效的机器码。

函数内联

• 定义：将被调用函数的函数体的副本替换到调用位置上，同时重写代码以反映参数的绑定
• 优点：消除调用开销；将过程间分析的问题转换为过程内分析，帮助其他分析
• 缺点：每个函数体变大；编译生成的 Go 镜像文件变大 然后通过benchmark进行了对比，发现性能得到了显著提升。

逃逸分析

定义：分析代码中指针的动态作用域，即指针在何处可以被访问（判断p可不可以在作用域s外访问）

• 过程（思路）： 从对象分配处出发，沿控制流，观察数据流。如果发现指针 p 在当前作用域 s内，作为参数传递给其他函数或全局变量或其他的 goroutine或已逃逸的指针指向的对象，那么就认为指针 p 逃逸出作用域 s，反之则没有逃逸出 s。
  判断后，对没有逃逸的对象，就可以直接在栈上进行分配，进而降低负载。

总结

这节课主要学习了内存管理的概念，GC的方法以及go中进行内存管理的方式。之后学习了编译器优化的概念以及函数内联和逃逸分析这两种方法。这节课学的知识，有些是自己以前看过的（分代理论，编译原理等），更多的是自己之前没怎么接触过的，经过这节课的学习，我受益匪浅。