这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 5 天
Day5
Go 内存管理
性能优化
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是什么
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
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为什么
- 提升用户体验：丝滑
- 高效利用资源：降低成本，提高效率
性能优化的层面
- 业务代码
- 针对特定场景，具体问题具体分析
- 容易获得较大性能收益
- SDK
- 基础库
- 语言运行时
- 解决更通用的性能问题
- 考虑更多场景
- tradeoffs
- 操作系统
数据驱动
- 自动化性能分析工具——pprof
- 依靠数据而非猜测
- 首先优化最大瓶颈
性能优化与软件质量
软件质量至关重要
在保证接口稳定的前提下改进具体实现
测试用例：覆盖尽可能多的场景，方便回归
文档：做了什么，没做什么，能达到怎样的效果
隔离：通过选项控制是否开启优化
可观测：必要的日志输出
自动内存管理
概念
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动态内存
- 程序在运行时根据需求动态分配的内存，如malloc()
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自动内存管理(垃圾回收)
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由程序语言的运行时系统管理动态内存
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避免手动内存管理，解放程序员，专注于实现业务逻辑
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保证内存使用的正确性和安全性
double-free problem, use-after-free problem
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三个任务
- 为新对象分配空间
- 找到存活对象
- 回收死亡对象的内存空间
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相关概念
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Mutator
业务线程，分配新对象(new)，修改对象指向关系(=)
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Collector
GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空间
必须感知对象指向关系的改变
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Serial GC
只有一个collector
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Parallel GC
支持多个collectors同时回收的GC算法
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Concurrent GC
mutators和collectors可以并行(同时执行)
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评价GC算法
- 安全性：不能回收存活的对象
- 吞吐率：1 - GC时间/程序执行总时间
- 暂停时间：业务是否感知
- 内存开销：GC元数据开销
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追踪垃圾回收
找到可达对象并标记，清理所有不可达对象
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引用计数
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追踪垃圾回收(tracing GC)
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对象被回收的条件
指针指向关系不可达的对象
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标记根对象
静态变量、全局变量、常量、线程栈等
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标记：找到可达对象
求指针指向关系的传递闭包：从根对象出发，找到所有可达对象
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清理：所有不可达对象
将存活对象复制到另外的内存空间(Coping GC)
将死亡对象的内存标记为"可分配"(Mark-sweep GC)
移动(原地)并整理存活对象(Mark-compactGC)
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根据对象的声明周期，使用不同的标记和清理策略
分代GC(Generational GC)
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分代假说
大多数对象在new出来后很快就不再使用了
每个对象都有年龄——经历过GC的次数
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目的
对年轻和年老的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销
不同年龄的对象处于heap的不同区域
- 年轻代
- 常规的对象分配
- 由于存活对象很少，可以采用copying GC
- GC吞吐率很高
- 年老代
- 对象趋于一直活着，反复复制开销较大
- 可以采用mark-sweep GC
- 年轻代
引用计数
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每个对象都有一个与之关联的引用数目
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对象存活的条件：当且仅当 引用数大于0
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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：C++智能指针
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缺点
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维护引用计数的开销较大
通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
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无法回收环形数据结构——week reference
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内存开销
每个对象都要引入额外内存空间来存储引用数目
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回收内存时依然可能引发暂停
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