golang 逃逸分析
垃圾回收是 Go - 自动内存管理的一个便利功能, 使代码更清洁,内存泄漏的可能性更小。但是,GC 还会增加间接性能消耗,因为程序需要定期停止并收集未使用的对象。Go 编译器足够智能,可以自动决定是否应在堆上分配变量,之后需要在堆上收集垃圾,或者是否可以将其分配为该变量的函数的栈的一部分。栈与堆分配变量不同,堆分配变量不会产生任何 GC 开销,因为它们在栈的其余部分(当功能返回时)被销毁。
例如,Go 的逃生分析比 HotSpot JVM 更基本。基本规则是,如果从申报的函数返回对变量的引用,则会"逃逸" - 函数返回后可以引用该变量,因此必须将其堆分配。这是比较复杂的,因为:
- 调用其他功能的函数
- 分配给结构体成员的引用
- 切片和 maps
- cgo 将指针指向变量
为了执行逃生分析,Go 在编译时构建一个函数调用图,并跟踪输入参数和返回值的流。函数可能引用其中一个参数,但如果该引用未返回,变量不会逃逸。函数也可以返回引用,但在申明变量返回的函数之前,该引用可能由栈中的另一个函数取消引用或未返回。为了说明一些简单的案例,我们可以运行编译器,这将打印详细的逃生分析信息:-gcflags '-m'
输出:
$ go run -gcflags '-m -l' main.go
# command-line-arguments
.\main.go:11:15: leaking param: z to result ~r1 level=0
第一行显示变量"流过":输入变量返回为输出。但不采取参考,所以变量不会逃逸。不在 main 返回之后没有对 x 的引用存在,因此 x 分配在 main 的堆上。 第三个实验:
输出:
$ go run -gcflags '-m -l' main.go
# command-line-arguments
.\main.go:13:16: moved to heap: y
在这种情况下,Go 仍然可以跟踪引用流,即使引用是结构体的成员。既然 refStruct 做了引用并返回它,y 就必须逃逸。与本案例相比:
输出:
$ go run -gcflags '-m -l' main.go
# command-line-arguments
.\main.go:14:10: leaking param: y
.\main.go:14:18: z does not escape
.\main.go:10:6: moved to heap: i
这里的问题是 y 是分配给输入结构体的成员。Go 无法跟踪该关系 - 输入仅允许流到输出 - 因此逃逸分析失败,必须对变量进行堆分配。有许多有据可查的案例(as of Go 1.5),由于 go 逃逸分析的限制,必须堆分配变量 -请参阅此链接 。
最后,maps 和切片呢?请记住,maps 和切片实际上只是使用指针构建到堆分配的内存:切片结构暴露在包中(SliceHeader )中。map 结构是更难找到的,但它存在:hmap 。如果这些结构无法逃逸,它们将被栈分配,但备份数组或哈希存储桶中的数据本身将每次都堆分配。避免这种情况的唯一方法是分配一个固定大小的数组(如[10000]int)。
如果您已经看过分析程序的堆使用情况 ,并且需要减少 GC 时间,则可能会从堆中移动频繁分配的变量而获得一些收获。这也只是一个引人入胜的话题:要进一步阅读 HotSpot JVM 如何处理逃逸分析,请查看这篇文章 ,其中涉及堆栈分配,以及检测何时可以消除同步。
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