Go 性能优化笔记 | 青训营

HEXI
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1. 高质量编程

高质量编程：简单性、可读性、生产力

  • 边界条件考虑完备
  • 异常处理，稳定性保证
  • 易读易维护

编码规范

  • 代码格式：gofmt，goimports (gofmt + 依赖管理)

  • 注释

    • 解释代码作用
    • 解释代码怎么做的
    • 解释代码实现原因，提供额外的上下文
    • 解释代码什么情况会出错
    • 公共符号要有注释

  • 命名规范

    • 变量：缩略词全大写，但位于变量开头且不需导出时，全小写
    • package：只有小写字母

  • 错误和异常处理

    • 简单错误：errors.New("xxx")
    • 错误的 Warp 和 Unwarp: Warp 提供了一个 error 嵌套另一个 error 的能力，从而生成 error 的跟踪链
    • fmt.Errorf("xxx : %w", err) 将 err 关联到错误链中
    • 错误判定：如 errors.Is(err, fs.ERrrNotExist)
    • 在错误链上获取特定种类的错误：errors.As(r, &pathError)
    • recover() ：只能在被 defer 的函数中使用，嵌套无法生效，只在当前 goroutine 生效
    • 多个 defer 语句后进先出

2. 性能优化

go 语言的基准性能测试 benchmark 工具 ： go test -bench=. -benchmem

性能优化建议：

  • Slice 预分配内存：在 make() 初始化时提供容量信息

    • 如：data := make([]int, 0, size)
    • 因为切片是一个结构体，包括数组指针、片段长度、片段容量（不改变内容分配下的最大长度）；切片操作不复制切片指向的元素，创建新的切片会复用原来切片的底层数组
    • 在原有切片上创建新切片，有内存未释放的问题，建议先创建小切片，然后用 copy()

  • map 预分配内存

    • 如：data := make(map[int]int, size)
    • 提前分配好空间可以减少内存拷贝和 rehash 的消耗

  • 字符串处理

    • 字符串拼接：使用 strings.Builder

      • var builder strings.Builder
      • builder.WriteString(str)
      • return builder.String()

    • 或者使用 buffer

      • buf := new(bytes.Buffer)
      • buf.Grow(n * len(str))
      • buf.WriteString(str)
      • return buf.String()

    • 字符串是不可变类型，占用内存大小固定

    • "+" 每次都会重新分配内存

    • strings.Builder ， bytes.Buffer 底层是 []byte 数组，内存扩容策略，不需要每次拼接重新分配内存

    • strings.Builder 可以预分配内存：builder.Grow(n * len(str))

  • 使用空结构体节省内存

    • 空 struct{} 实例不占用内存空间

  • 多线程编程：使用 atomic 包 比 加锁的性能好

    • 锁的实现是通过操作系统，属于系统调用
    • atomic 通过硬件实现

3. 性能调优实战

性能分析工具 pprof

golang pprof 实战 | Wolfogre's Blog

  • 下载代码到本地，go env -w GO111MODULE=on ，go.mod 中的 module 改为 module go-pprof-practice-master，然后其他文件中 import 的路径改成 go-pprof-practice-master/xxx

  • 运行 main.go

go tool pprof "http://localhost:6060/debug/pprof/profile?seconds=10"

topN ： 查看占用资源最多的函数

  • Tiger.Eat

  • flat : 当前函数本身的指向耗时

  • flat% : flat 占 CPU 总时间的比例

  • sum% : 上面每一行的 flat% 的总和

  • cum : 当前函数本身 + 其调用函数的总耗时

  • cum% ：cum 占 CPU 总时间的比例

  • 什么情况下 flat == cum , flat == 0?

    • flat == cum：没有调用其他函数
    • flat == 0： 函数中只有其他函数的调用

list : 根据指定的正则表达式查找代码行

  • for 循环

web：调用关系可视化

  • 下载 graphviz，配置环境变量

heap - 堆内存

  • 可视化：在命令中加 -http（需要 graphviz）
go tool pprof -http localhost:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/heap"

  • Graph 视图

  • Source 视图

  • SAMPLE 里面有4个统计内存开销的方式

    • alloc_objects: 程序累计申请的对象数
    • alloc_space: 程序累计申请的内存大小
    • inuse_objects: 程序当前持有的对象数
    • inuse_space: 程序当前占用的内存大小

goroutine 泄漏 —— 导致内存泄漏

go tool pprof -http localhost:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine"

  • view 下切换为 flame graph （火焰图）

    • 从上到下是调用顺序
    • 每一块表示一个函数，越长表示占用 CPU 时间更长 （wolf.Drink）

  • 然后切换到 source 视图，搜索 wolf

mutex 锁

go tool pprof -http localhost:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/mutex"

block 阻塞

go tool pprof -http localhost:8080 "http://localhost:6060/debug/pprof/block"
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