这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第4天

一. 重点内容

• 自动内存管理

• Go语言内存管理及优化

• 编译器和静态分析

• Go语言编译器优化

二. 知识点介绍

1. 性能优化

• 性能优化：提升软件系统处理能力，减少不必要的消耗，充分发掘计算机算力
• 为什么要性能优化：提升用户体验；资源有效利用
• 性能优化的层面：如业务层优化（容易获得较大性能收益）、语言运行时的优化以及数据驱动层面的优化

2. 自动内存管理

• 动态内存：程序在运行时根据需求动态分配的内存：malloc()
• 自动内存管理（垃圾回收）：由系统管理动态内存
• • 避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑
• • 保证内存使用的正确性和安全性: double-free problem, use-after-free problem
• 相关概念：
• • Mutator: 业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
• • Collector: GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
• • Serial GC: 只有一个collector
• • Parallel GC: 并行GC，支持多个collectors同时回收的GC算法
• • Concurrent GC: 并发GC，支持mutator(s)和collector(s)可以同时执行的GC算法
• GC算法:
• • Safety：不能回收存活的对象
• • Throughput：1 - GC时间/程序执行总时间
• • Pause time：stop the world(STW)
• • Space overhead：GC元数据开销
• 追踪垃圾回收（Tracing garbage collection）：根据对象的生命周期，使用不同的标记和清理策略
• • 对象被回收的条件：指针指向关系不可达的对象
• • 标记根对象 (GC roots): 静态变量、全局变量、常量、线程栈等
• • 标记：找到所有可达对象
• • 清理：回收所有不可达对象占据的内存空间
• 引用计数：
• • 每个对象都有一个与之关联的引用数目
• • 对象存活的条件：当且仅当引用数大于0
• • 优点：指针传递的过程中进行引用计数的增减；不需要了解 runtime 的细节
• • 缺点：开销大，因为对象可能会被多线程访问，需要用原子操作保证原子性和可见性；无法回收环形数据结构；每个对象都引入额外存储空间存储引用计数；回收大的数据结构可能引发程序的暂停

3. Go内存管理及优化

• 目标：为对象在heap上分配内存（提前将内存分块）
• 对象分配：根据对象的大小，选择最合适的块返回
• 内存缓存：Go 内存管理构成了多级缓存机制，从OS分配得的内存被内存管理回收后，也不会立刻归还给OS，而是在Go runtime内部先缓存起来，从而避免频繁向OS申请内存。
• 编译器和静态分析：
• • 静态分析：不执行代码，推导程序的行为，分析程序的性质
• • 控制流：程序的执行流程
• • 数据流：数据在控制流上的传递