淺談Golang內(nèi)存逃逸
1.什么是內(nèi)存逃逸
在一段程序中,每一個(gè)函數(shù)都會(huì)有自己的內(nèi)存區(qū)域分配自己的局部變量,返回值,這些內(nèi)存會(huì)由編譯器在棧中進(jìn)行分配,每一個(gè)函數(shù)會(huì)分配一個(gè)棧幀,在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后銷毀,但是有些變量我們想在函數(shù)運(yùn)行結(jié)束后仍然使用,就需要把這個(gè)變量分配在堆上,這種從“棧”上逃逸到“堆”上的現(xiàn)象叫做內(nèi)存逃逸
2.什么是逃逸分析
雖然Go語(yǔ)言引入的Gc,GC機(jī)制會(huì)對(duì)堆上的對(duì)象進(jìn)行管理,當(dāng)某個(gè)對(duì)象不可達(dá)(沒(méi)有其他對(duì)象引用他),他將會(huì)被回收。雖然GC可以降低工作人員負(fù)擔(dān),但是GC也會(huì)給程序帶來(lái)性能損耗,當(dāng)堆內(nèi)存上有大量的堆內(nèi)存對(duì)象,就會(huì)給GC很大的壓力,雖然Go語(yǔ)言使用的是標(biāo)記清除算法,并且在此基礎(chǔ)上使用了三色標(biāo)記法和寫屏障技術(shù),但是我們?cè)诙焉戏峙浯罅績(jī)?nèi)存,仍然會(huì)對(duì)GC造成很大壓力,Go引入了逃逸分析,就是想減少堆內(nèi)存的分配,可以在棧分配的內(nèi)存盡量分配在棧上
3.小結(jié)
逃逸分析就是在程序編譯階段根據(jù)代碼中的數(shù)據(jù)流,對(duì)代碼中哪些變量需要在棧上分配,哪些需要在對(duì)象分配的靜態(tài)分析方法,堆和棧相比,堆適合分配不可預(yù)知大小的內(nèi)存,但是付出代價(jià)是分配速度慢,容易產(chǎn)生碎片,棧分配十分快,棧分配只需要兩個(gè)指令“Push”和"Release"分配和釋放,而且堆分配需要先找一塊適合大小的內(nèi)存塊分配,需要垃圾回收釋放,所以逃逸分析可以更好的做內(nèi)存分配
Go語(yǔ)言的逃逸分析
src/cmd/compile/internal/gc/escape.go
- pointers to stack objects cannot be stored in the heap: 指向棧對(duì)象的指針不能存儲(chǔ)在堆中
- pointers to a stack object cannot outlive that object:指向棧對(duì)象的指針不能超過(guò)該對(duì)象的存活期,指針不能在棧對(duì)象銷毀之后依然存活(例子:聲明的函數(shù)返回并銷毀了對(duì)象的棧幀,或者它在循環(huán)迭代中被重復(fù)用于邏輯上不同的變量)
既然逃逸分析是在編譯階段進(jìn)行的,那我們就可以通過(guò)go build -gcflga '-m -m l'查看逃逸分析結(jié)果
4.逃逸分析案例
1.函數(shù)返回局部指針變量
func Add(x,y int) *int { res := 0 res = x + y return &res } func main() { Add(1,2) }
.\pointer.go:4:2: res escapes to heap:
.\pointer.go:4:2: flow: ~r2 = &res:
.\pointer.go:4:2: from &res (address-of) at .\pointer.go:6:9
.\pointer.go:4:2: from return &res (return) at .\pointer.go:6:2
.\pointer.go:4:2: moved to heap: res
函數(shù)返回局部變量是一個(gè)指針變量,函數(shù)Add執(zhí)行結(jié)束,對(duì)應(yīng)棧幀就會(huì)銷毀,但是引用返回到函數(shù)外部,如果我們外部解析地址,就會(huì)導(dǎo)致程序訪問(wèn)非法內(nèi)存,所以經(jīng)過(guò)編輯器分析過(guò)后將其在堆上分配
2.interface類型逃逸
1.interface產(chǎn)生逃逸
func main() { str := "荔枝" fmt.Println(str) }
E:\GoStudy\src\HighBase\Escape>go build -gcflags="-m -m -l" ./pointer.go
# command-line-arguments
.\pointer.go:20:13: str escapes to heap:
.\pointer.go:20:13: flow: {storage for ... argument} = &{storage for str}:
.\pointer.go:20:13: from str (spill) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:20:13: from ... argument (slice-literal-element) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:20:13: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\pointer.go:20:13: from ... argument (spill) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:20:13: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:20:13: ... argument does not escape
.\pointer.go:20:13: str escapes to heap
str是main的一個(gè)局部變量,傳給 fmt.Printl()之后逃逸,因?yàn)閒mt.Println()的入?yún)⑹莍nterface{}類型,如果參數(shù)為interface{},那么編譯期間就很難確定參數(shù)類型
2.指向棧對(duì)象的指針不能在堆中
我們把代碼改成這樣
func main() { str := "蘇珊" fmt.Println(&str) }
# command-line-arguments
.\pointer.go:19:2: str escapes to heap:
.\pointer.go:19:2: flow: {storage for ... argument} = &str:
.\pointer.go:19:2: from &str (address-of) at .\pointer.go:20:14
.\pointer.go:19:2: from &str (interface-converted) at .\pointer.go:20:14
.\pointer.go:19:2: from ... argument (slice-literal-element) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:19:2: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\pointer.go:19:2: from ... argument (spill) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:19:2: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\pointer.go:20:13
.\pointer.go:19:2: moved to heap: str
.\pointer.go:20:13: ... argument does not escape
這次str也逃逸到堆上面了,在堆上面進(jìn)行分配,因?yàn)槿雲(yún)⑹莍nterface,變量str的地址被以實(shí)參的方式傳入fmt.Println被裝箱到一個(gè)interface{}
裝箱的形參變量要在堆上分配,但是還需要存儲(chǔ)一個(gè)棧上的地址,這和之前說(shuō)的第一條不符,所以str也會(huì)分配到堆上
3.閉包產(chǎn)生逃逸
func Increase() func() int { ?n := 0 ?return func() int { ? n++ ? return n ?} } func main() { ?in := Increase() ?fmt.Println(in()) // 1 }
E:\GoStudy\src\HighBase\Escape>go build -gcflags "-m -m -l" ./pointer.go
# command-line-arguments
.\pointer.go:27:2: Increase capturing by ref: n (addr=false assign=true width=8)
.\pointer.go:28:9: func literal escapes to heap:
.\pointer.go:28:9: flow: ~r0 = &{storage for func literal}:
.\pointer.go:28:9: from func literal (spill) at .\pointer.go:28:9
.\pointer.go:28:9: from return func literal (return) at .\pointer.go:28:2
.\pointer.go:27:2: n escapes to heap:
.\pointer.go:27:2: flow: {storage for func literal} = &n:
.\pointer.go:27:2: from n (captured by a closure) at .\pointer.go:29:3
.\pointer.go:27:2: from n (reference) at .\pointer.go:29:3
.\pointer.go:27:2: moved to heap: n
.\pointer.go:28:9: func literal escapes to heap
.\pointer.go:36:16: in() escapes to heap:
.\pointer.go:36:16: flow: {storage for ... argument} = &{storage for in()}:
.\pointer.go:36:16: from in() (spill) at .\pointer.go:36:16
.\pointer.go:36:16: from ... argument (slice-literal-element) at .\pointer.go:36:13
.\pointer.go:36:16: flow: {heap} = {storage for ... argument}:
.\pointer.go:36:16: from ... argument (spill) at .\pointer.go:36:13
.\pointer.go:36:16: from fmt.Println(... argument...) (call parameter) at .\pointer.go:36:13
.\pointer.go:36:13: ... argument does not escape
.\pointer.go:36:16: in() escapes to heap
因?yàn)楹瘮?shù)是指針類型,所以匿名函數(shù)當(dāng)做返回值產(chǎn)生逃逸,匿名函數(shù)使用外部變量n,這個(gè)n會(huì)一直存在知道in被銷毀
4. 變量大小不確定及??臻g不足引發(fā)逃逸
import ( ?? ?"math/rand" ) func LessThan8192() ?{ ?? ?nums := make([]int, 100) // = 64KB ?? ?for i := 0; i < len(nums); i++ { ?? ??? ?nums[i] = rand.Int() ?? ?} } func MoreThan8192(){ ?? ?nums := make([]int, 1000000) // = 64KB ?? ?for i := 0; i < len(nums); i++ { ?? ??? ?nums[i] = rand.Int() ?? ?} } func NonConstant() { ?? ?number := 10 ?? ?s := make([]int, number) ?? ?for i := 0; i < len(s); i++ { ?? ??? ?s[i] = i ?? ?} } func main() { ?? ?NonConstant() ?? ?MoreThan8192() ?? ?LessThan8192() }
# command-line-arguments
.\pointer.go:43:14: make([]int, 100) does not escape
.\pointer.go:51:14: make([]int, 1000000) escapes to heap:
.\pointer.go:51:14: flow: {heap} = &{storage for make([]int, 1000000)}:
.\pointer.go:51:14: from make([]int, 1000000) (too large for stack) at .\pointer.go:51:14
.\pointer.go:51:14: make([]int, 1000000) escapes to heap
.\pointer.go:60:11: make([]int, number) escapes to heap:
.\pointer.go:60:11: flow: {heap} = &{storage for make([]int, number)}:
.\pointer.go:60:11: from make([]int, number) (non-constant size) at .\pointer.go:60:11
.\pointer.go:60:11: make([]int, number) escapes to heap
??臻g足夠不會(huì)發(fā)生逃逸,但是變量過(guò)大,已經(jīng)超過(guò)棧空間,會(huì)逃逸到堆上
5.總結(jié)
- 逃逸分析在編譯階段確定哪些變量可以分配在棧中,哪些變量分配在堆上
- 逃逸分析減輕了GC壓力,提高程序的運(yùn)行速度
- 棧上內(nèi)存使用完畢不需要GC處理,堆上內(nèi)存使用完畢會(huì)交給GC處理
- 函數(shù)傳參時(shí)對(duì)于需要修改原對(duì)象值,或占用內(nèi)存比較大的結(jié)構(gòu)體,選擇傳指針。對(duì)于只讀的占用內(nèi)存較小的結(jié)構(gòu)體,直接傳值能夠獲得更好的性能
- 根據(jù)代碼具體分析,盡量減少逃逸代碼,減輕GC壓力,提高性能
到此這篇關(guān)于淺談Golang內(nèi)存逃逸 的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang內(nèi)存逃逸 內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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