go 高质量编程和性能优化 ｜ 青训营

在南方的muki
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go 高质量编程

简介

高质量代码——正确可靠、简洁清晰的代码

  • 边界条件
  • 异常处理，保证稳定性
  • 易读易维护，便于合作处理

原则

  1. 简单性

    便于修复、改进；消除多余的复杂性

  2. 可读性

    可维护的第一步

  3. 生产力

    通过遵循常见的规范，便于提高团队整体效率

规范

Go Style | styleguide

  • 代码格式：推荐使用 gofmt自动格式化工具

  • 注释：

    解释代码 What, How, Why, When以及提示错误情况

    代码就是最好的注释

  • 命名规范

    1. 变量

      缩略语应全部大写；

      全局变量应携带更多信息；

    2. 函数名

      函数不用携带包的信息，因为总是一起出现

    3. 包

      只是用小写字母；

      简短但包括一定信息；

      不要与标准库相同；

好的命名能够降低理解代码的成本；

结合上下文信息，设计简洁清晰的代码

  • 控制流程

    遵循线性原理，避免复杂的嵌套分支

  • 错误和异常处理

    1. 对于只出现一次的简单错误，通过error.New, fmt.Errorf就可以处理

    2. Wrap和Unwrap

      提供了error嵌套的能力，从而生成一个 error 的跟踪链

      在fmt.Errorf中使用: %w 关键字来将一个错误关联到错误链中

      • 使用errors.Is进行错误判定
      • 使用errors.As取出指定类型的错误

    3. panic

      不建议在业务代码中使用 panic

    4. recover

      只能在 defer 的函数使用; 嵌套无法生效; 满足后进先出,使用时注意顺序

      可以 recover 后在 log 中记录当前的调用栈

性能优化建议

基准性能测试工具benchmarkgo test -bench=. -benchmem

会展示测试函数名称，执行次数，每次执行花费时间，申请内存大小，申请内存次数

slice

  1. 在使用 make()初始化slice时，提供容量信息，减少内存分配次数

对 slice 进行扩容时，如果原数组容量不足，则会先进行扩容操作，这会有很大的开销 2023-07-29-22-04-32-image.png

  1. 由于切片对源数组的引用，导致源数组得不到释放

    此时可以使用copy代替重新创建切片

map

  1. 同样应该预分配内存（简单预估）

字符串处理

使用strings.Builder和bytes.Buffer代替直接使用+号拼接字符串

  1. 字符串是不可变类型，占内存大小是固定的
  2. 使用 + 每次都会重新分配内存
  3. strings.Builder，bytes.Buffer 底层都是 []byte 数组
  4. 内存扩容策略，不需要每次拼接都重新分配内存

空结构体

空结构体不会占用内存，起到占位的作用，同时具有一定的语义信息

例如，如果使用 map 代替 set 的实现，只需要使用 key，此时就可以将 value 设置为空结构体

atomic 包

多线程编程时，使用 atomic 包来保护一个单独的变量，而不使用锁

  • 锁的实现是通过操作系统来实现 ， 属于系统调用
  • atomic 操作（即原子指令）通过硬件实现，效率比锁高

总结

不要一味追求性能，越高级的性能优化方法，越容易出现问题，最重要的是满足正确可靠、简洁清晰的质量要求的前提

性能调优实战

原则

  • 依靠数据而不是猜测
  • 定位性能瓶颈而不要追究细枝末节
  • 不要过早优化，需要等到系统稳定后再分析
  • 不要过度优化，容易影响后续迭代

优化最重要的是保证程序正确性

工具——pprof

能知道应用在那些地方耗费了多少系统资源，并且可以可视化分析

功能简介

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原理

CPU

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  • 操作系统：每10ms向进程发送一次SIGPROF信号
  • 进程：每次接收到SIGPROF记录调用堆栈
  • 写缓冲：每100ms读取以及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的内存，记录分配/释放的大小和数量
  • 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开始
  • 采样指标：alloc space（分配空间）, alloc_objects（分配对象）, inuse_space（停止空间)，inuse_objects（停止对象）
  • 计算方式： inuse = alloc - free

协程与线程创建

  • 协程：记录所有用户发起且在运行中（入口非runtime）的协程的调用栈信息
  • 线程：记录程序创建的所有系统线程的信息

2023-07-31-15-28-29-image.png

阻塞和锁

  • 阻塞

    • 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为每次都记录

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  • 锁竞争

    • 采样争抢锁的次数和耗时
    • 采用率：只记录固定比例的锁操作，1为全部记录

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实际案例分析

流程

  • 建立服务性能评估手段
  • 分析性能数据，定位性能瓶颈
  • 重点优化项改造
  • 优化效果验证

建立性能评估手段

  1. 服务性能评估方式

    • 单独使用benchmark无法满足复杂逻辑分析
    • 需要在不同负载下分析性能表现

  2. 请求流量构造

    • 不同请求参数不同，覆盖的逻辑不同
    • 线上的真实流量不同

  3. 压力测试需要进行单机测试和集群测试

  4. 性能数据采集也需要单机和集群性能数据

分析性能数据，定位性能瓶颈

获取到数据之后开始进行分析

  1. 使用库不规范导致产生多余预期的资源消耗，影响了服务性能
  2. 高并发场景优化不足，对对应逻辑进行优化

重点优化项改造

需要保证正确性

  • 将线上请求的返回值录制保存下来
  • 使用相同的请求值再次请求优化后的服务
  • 对比返回值是否相同

如果返回值相同，则此次优化对功能的正确性无影响

优化效果验证

重复进行压力测试验证，查看优化效果

  • 关注服务监控
  • 逐步放量：逐步增加请求量，便于定位问题
  • 收集性能数据

进一步优化，服务整体链路分析

  • 规范上游接口，明确场景需求和数据集
  • 分析链路，通过业务流程优化提升服务性能
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