这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 6 天

零、前言

本文记录和整理了本堂课：高性能Go语言发行版优化与落地实践，容易遗忘和比较零碎的知识点，撰写本文的目的一是为了参与青训营笔记活动，二是方便自己未来查缺补漏。

一、本堂课重点内容

• 优化

  • 内存管理优化
  • 编译器优化

• 背景

  • 自动管理内存和GO管理内存机制
  • 编译器优化的基本问题和思路

二、详细知识点回顾

2.1 自动内存管理

1. 背景

• 动态内存

  程序在运行时根据需求产生的内存

• 自动内存管理（垃圾回收）

  由程序语言的运行时系统管理动态内存，可以：

  • 避免手动管理内存，方便程序员专注于业务逻辑
  • 保证内存使用的正确性和安全性

2.相关概念

pause：暂停mutator业务线程，GC线程做相关GC操作，如内存回收。

Concurrent GC则不会产生pause，而是需要做GC操作时唤醒GC线程，一边运行业务线程一边运行GC线程，所以Concurrent GC必须感知对象指向关系的转变

评价GC算法的指标

• 安全性（Safety）：不能回收存活的对象 基本要求
• 吞吐率（Throughput）:1 - GC时间/程序执行总时间 花在GC操作上的时间
• 暂停时间（pause time）:stop the world(STW)
• 内存开销（Space overhead）:GC元数据开销

3.追踪垃圾回收

Copying GC：将存活的对象从一个区复制到另一个区域，随后可以清空原有的区域

4.分代GC（Generational GC）

5.引用计数

• 每个对象都有一个与之关联的引用数目

• 对象存活条件：引用计数大于0

• 优点：

优点1：内存管理操作被平摊到程序执行过程中，因为程序一边在执行，内存操作也顺带被执行了：

来看一下这个例子：开始时p指向o，q为空，o引用计数为1；然后p指向o，q指向o，o引用计数为2；最后p为空o，q为空，o引用计数为0，此时对象o可以被释放。

优点2：内存管理不需要了解runtime实现的细节，而只需要维护对象的引用计数，便完成了内存管理：比如C++的智能指针

• 缺点：

缺点1：维护引用计数开销大

缺点2：无法回收环形数据结构

缺点3：额外内存开销：每个对象都需要引入额外内存存储其引用数目

缺点4：回收大数据结构的内存时依然可能引发暂停

2.2 Go内存分配

1. 内存分配--分块

为对象在heap上分配内存:

缓存：

2. GO内存管理优化

• 为什么要进行内存优化
  • 对象分配时非常高频的操作：每秒分配几GB的内存
  • 小对象占比高
  • Go分配内存比较耗时

• 优化防范Balanced GC

GAB对于Go内存管理来说是一个大对象

本质：将多个小对象的分配合并成一次大对象分配

问题：GAB的对象分配会导致内存被延迟释放，一个小对象的存活会使该GAB的存活

解决方案：

2.3 编译器和静态分析

编译器结构

静态分析

静态分析：不执行程序代码，推到程序的行为，分析程序的性质

控制流：(Control flow)程序控制的流程

数据流：(Data flow)数据在控制流上的传递

通过控制流和数据流，我们可以知道更多关于程序的性质：

过程内分析和过程间分析

• 过程内分析（Intra-procedural analysis）

  • 仅在函数内部进行分析

• 过程间分析（Inter-procedural analysis）

  • 考虑函数调用时参数传递和返回值的数据流和控制流

• 为什么过程间分析是个问题

  • 需要数据流分析得知i的具体类型，才能知道i.foo()调用的是哪个foo()
  • 根据i的具体类型，产生新的控制流，i.foo()，继续分析
  • 过程间分析需要同时考虑控制流和数据流--联合求解，比较麻烦

2.4 Go编译器优化

1. 函数内联

内联：将被调用函数的函数体的副本替换到被调用函数的位置，同时重写代码以反映参数的绑定

• 优点
  • 消除函数调用开销
  • 将过程间分析转换为过程内分析

2. Beast Mode

Beast Mode：

逃逸分析：

2.5 总结