这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天
性能调优
性能调优原则
- 要依靠数据而不是猜测
- 要定位最大瓶颈而不是细枝末节
- 不要过早优化
- 不要过度优化
性能分析工具——pprof
pprof是用于可视化和分析性能分析数据的工具，如希望知道应用在什么地方耗费了多少CPU和内存。
pprof排查实战
- flat：当前函数本身执行耗时
- flat%：flat占CPU总时间的比例
- sum%：到当前行为止flat%的总和
- cun：指当前函数本身加上其调用函数的总耗时
- cum%：cum占CPU总时间的比例
flat==0说明该函数中只有对其他函数的调用，而flat==cum说明该函数中没有对其他函数的调用
pprof的采样过程和原理
CPU采样
采样对象：函数调用和它们占用的时间
采样率：100次/秒，固定值
采样时间：从手动启动到手动结束
开始采样 -> 设定信号处理函数 -> 开启定时器
停止采样 -> 取消信号处理函数 -> 关闭定时器
操作系统每10ms向进程发送一次SIGPROF信号 进程每次接收到SIGPROF信号会记录调用堆栈 写缓冲每100ms读取已经记录的调用栈并写入输出流
Heap堆内存 采样程序通过内存分配器在堆上分配和释放内存，记录分配/释放内存的大小和数量
采样率：每分配512KB记录一次，可在运行开头修改，1为每次分配均记录
采样时间：从程序运行开始到采样时
采样指标：alloc_space alloc_objects inuse_space inuse_objects
计算方式：inuse = alloc - free
Goroutine-协程&ThreadCreate-线程创建
Goroutine记录所有用户发起且在运行中的goroutine(即入口非runtime开头的)
runtime.main的调用栈信息
ThreadCreate记录程序创建的所有系统线程的信息
Block-阻塞&Mutex-锁
阻塞操作： 采样阻塞操作的次数和耗时
采样率：阻塞耗时超过阈值的才会被记录，1为每次阻塞均记录
锁竞争： 采样争抢锁的次数和耗时
采样率：只记录固定比例的锁操作，1为每次枷锁均记录
性能调优案例
性能调优原则： 依靠数据而不是猜测 保证正确性 定位主要瓶颈
高质量编程
高质量编程简介
什么是高质量 ——编写的代码能够达到正确可靠、简介清晰的目标可称之为高质量代码
- 各种边界条件是否考虑完备
- 异常情况处理，稳定性保证
- 易读易维护
编程原则
实际应用场景千变万化，各种语言的特性和语法各不相同，但是高质量编程遵循的原则是相通的
简单性
- 消除“多余的复杂性”，以简单清晰的逻辑编写代码
- 不理解的代码无法修复改进
可读性
- 代码是写给人看的，而不是机器
- 编写可维护代码的第一步是确保代码可读
生产力
- 团队整体工作效率非常重要
编码规范
如何编写高质量的Go代码
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代码格式:推荐使用gofmt自动格式化代码
- gofmt：Go语言官方提供的工具，能自动格式化Go语言代码为官方统一风格
- goimports：也是Go语言官方提供的工具，实际等于gofmt加上依赖包管理 会自动增删依赖的包引用、将依赖包按字母序排序并分类
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注释
- 注释应该解释代码的作用
- 注释应该解释代码是如何做的
- 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
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命名规范
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变量命名规范
- 简介胜于冗长
- 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
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函数命名规范
- 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的包的某个函数返回类型Foo时，可以省略类型信息而不导致歧义
- 当名为foo的包的某个函数返回类型T时，可以在函数名中加入类型信息
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package命名规范
- 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
- 不要与标准库重名
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控制流程
- 避免嵌套，保持正常流程清晰
- 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，尽早返回或继续循环来减少嵌套
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错误和异常处理
- 简单错误：仅出现一次的错误，且在其他地方不需要捕获该错误
- 优先使用errors.New来创建匿名变量来直接表示简单错误
- 如果有格式化要求，使用fmt.Errorf
- 错误的Wrap实际上是提供了一个error嵌套另一个error的能力，从而生成了一个error的跟踪链
- 在fmt.Errorf中使用%w占位符来将一个错误关联至错误链中
- 在错误链上获取特定种类的错误，使用errors.As
- 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只能在被defer的函数中使用，且嵌套无法生效，只能在当前goroutine生效，其作用是捕获panic的输入值，同时跳出当前函数继续运行
性能优化建议
性能优化的前提是满足正确可靠、简洁清晰等质量因素 性能优化时综合评估，有时候时间效率和空间效率可能对立 针对Go语言特性，介绍Go相关的性能优化建议
- slice预分配内存，多次分配会导致大量时间开销 切片本质是一个数组片段的描述，包括数组指针、片段长度、片段容量，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
- TRAP！！！大内存未释放 在原有切片的基础上创建切片，不会创建新的底层数组 当原切片较大时，代码在原切片基础上新建小切片，原底层数组在内存中有引用，得不到释放，此时可使用copy替代re-slice
字符串处理
- 拼接字符串使用+拼接性能最差，strings.Builder、bytes.Buffer相近，strings.Builder更快
- 字符串在Go语言中是不可变类型，占用内存大小是固定的
- 使用+每次都会重新分配内存
- strings.Builder、bytes.Buffer底层都是[]byte数组
- 内存扩容策略，不需要每次拼接重新分配内存
bytes.Buffer在转化为字符串时通过切片语法重新申请了一块空间，strings.Builder直接将底层的[]byte数组转换成了字符串类型返回
- 在bytes.Buffer和strings.Builder的基础上进行预分配可以进一步提升性能
func PreStrBuilder(n int, str string) string {
var builder strings.Builder
builder.Grow(n * len(str))
for i := 0; i < n; i++ {
builder.WriteString(str)
}
return builder.String()
}
妙用空结构体
- 空结构体struct{}实例不占据任何的内存空间
- 空结构体可作为占位符使用
- 节省资源
- 空结构体本身具备很强的语义，即这里不需要任何值，仅作为占位符
atomic包
可以用atomic来替代sync.Mutex，且atomic性能更优 锁的实现是通过操作系统来实现的，属于系统调用 atomic操作是通过硬件实现，效率比锁高。
sync.Mutex还可用于保护一段逻辑，不仅仅用于保护一个变量 对于非数值操作，可以使用atomic.Value，可以承载一个interface{}
