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Go?中?time.After?可能導(dǎo)致的內(nèi)存泄露問(wèn)題解析

 更新時(shí)間:2023年05月05日 08:24:19   投稿:mrr  
這篇文章主要介紹了Go?中?time.After?可能導(dǎo)致的內(nèi)存泄露,本文給大家介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

一、Time 包中定時(shí)器函數(shù)

go v1.20.4

定時(shí)函數(shù):NewTicker,NewTimer 和 time.After 介紹

time 包中有 3 個(gè)比較常用的定時(shí)函數(shù):NewTicker,NewTimer 和 time.After:

  • NewTimer: 表示在一段時(shí)間后才執(zhí)行,默認(rèn)情況下執(zhí)行一次。如果想再次執(zhí)行,需要調(diào)用 time.Reset() 方法,這時(shí)類(lèi)似于 NewTicker 定時(shí)器了??梢哉{(diào)用 stop 方法停止執(zhí)行。
 func NewTimer(d Duration) *Timer
  // NewTimer 創(chuàng)建一個(gè)新的 Timer,它將至少持續(xù)時(shí)間 d 之后,在向通道中發(fā)送當(dāng)前時(shí)間
  // d 表示間隔時(shí)間
 type Timer struct {
  	C <-chan Time
	r runtimeTimer
  }

重置 NewTimer 定時(shí)器的 Reset() 方法,它是定時(shí)器在持續(xù)時(shí)間 d 到期后,用這個(gè)方法重置定時(shí)器讓它再一次運(yùn)行,如果定時(shí)器被激活返回 true,如果定時(shí)器已過(guò)期或停止,在返回 false。

func (t *Timer) Reset(d Duration) bool
  • 用 Reset 方法需要注意的地方:

如果程序已經(jīng)從 t.C 接收到了一個(gè)值,則已知定時(shí)器已過(guò)期且通道值已取空,可以直接調(diào)用 time.Reset 方法;

如果程序尚未從 t.C 接收到值,則要先停止定時(shí)器 t.Stop(),再?gòu)?t.C 中取出值,最后調(diào)用 time.Reset 方法。

綜合上面 2 種情況,正確使用 time.Reset 方法就是:

if !t.Stop() {
	<-t.C
}
t.Reset(d)
  • Stop 方法
func (t *Timer) Stop() bool
// 如果定時(shí)器已經(jīng)過(guò)期或停止,返回 false,否則返回 true

Stop 方法能夠阻止定時(shí)器觸發(fā),但是它不會(huì)關(guān)閉通道,這是為了防止從通道中錯(cuò)誤的讀取值。

為了確保調(diào)用 Stop 方法后通道為空,需要檢查 Stop 方法的返回值并把通道中的值清空,如下:

if !t.Stop() {
 <-t.C
}
  • NewTicker: 表示每隔一段時(shí)間運(yùn)行一次,可以執(zhí)行多次??梢哉{(diào)用 stop 方法停止執(zhí)行。
func NewTicker(d Duration) *Ticker

NewTicker 返回一個(gè) Ticker,這個(gè) Ticker 包含一個(gè)時(shí)間的通道,每次重置后會(huì)發(fā)送一個(gè)當(dāng)前時(shí)間到這個(gè)通道上。

d 表示每一次運(yùn)行間隔的時(shí)間。

  • time.After: 表示在一段時(shí)間后執(zhí)行。其實(shí)它內(nèi)部調(diào)用的就是 time.Timer 。
func After(d Duration) <-chan Time

? 跟它還有一個(gè)相似的函數(shù) time.AfterFunc,后面運(yùn)行的是一個(gè)函數(shù)。

NewTicker 代碼例子:

package main
import (
	"fmt"
	"time"
)
func main() {
	ticker := time.NewTicker(time.Second)
	defer ticker.Stop()
	done := make(chan bool)
	go func() {
		time.Sleep(10 * time.Second)
		done <- true
	}()
	for {
		select {
		case <-done:
			fmt.Println("Done!")
			return
		case t := <-ticker.C:
			fmt.Println("Current time: ", t)
		}
	}
}

二、time.After 導(dǎo)致的內(nèi)存泄露

基本用法

time.After 方法是在一段時(shí)間后返回 time.Time 類(lèi)型的 channel 消息,看下面源碼就清楚返回值類(lèi)型:

// https://github.com/golang/go/blob/go1.20.4/src/time/sleep.go#LL156C1-L158C2
func After(d Duration) <-chan Time {
	return NewTimer(d).C
}
// https://github.com/golang/go/blob/go1.20.4/src/time/sleep.go#LL50C1-L53C2
type Timer struct {
	C <-chan Time
	r runtimeTimer
}

從代碼可以看出它底層就是 NewTimer 實(shí)現(xiàn)。

一般可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)超時(shí)檢測(cè):

package main
import (
	"fmt"
	"time"
)
func main() {
	ch1 := make(chan string, 1)
	go func() {
		time.Sleep(time.Second * 2)
		ch1 <- "hello"
	}()
	select {
	case res := <-ch1:
		fmt.Println(res)
	case <-time.After(time.Second * 1):
		fmt.Println("timeout")
	}
}

有問(wèn)題代碼

上面的代碼運(yùn)行是沒(méi)有什么問(wèn)題的,不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

那問(wèn)題會(huì)出在什么地方?

在有些情況下,select 需要配合 for 不斷檢測(cè)通道情況,問(wèn)題就有可能出在 for 循環(huán)這里。

修改上面的代碼,加上 for + select,為了能顯示的看出問(wèn)題,加上 pprof + http 代碼,

timeafter.go:

package main
import (
	"fmt"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"
	"time"
)
func main() {
	fmt.Println("start...")
	ch1 := make(chan string, 120)
	go func() {
		// time.Sleep(time.Second * 1)
		i := 0
		for {
			i++
			ch1 <- fmt.Sprintf("%s %d", "hello", i)
		}
	}()
	go func() {
		// http 監(jiān)聽(tīng)8080, 開(kāi)啟 pprof
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			fmt.Println("listen failed")
		}
	}()
	for {
		select {
		case _ = <-ch1:
			// fmt.Println(res)
		case <-time.After(time.Minute * 3):
			fmt.Println("timeout")
		}
	}
}

在終端上運(yùn)行代碼:go run timeafter.go

然后在開(kāi)啟另一個(gè)終端運(yùn)行:go tool pprof -http=:8081 http://localhost:8080/debug/pprof/heap ,

運(yùn)行之后它會(huì)自動(dòng)在瀏覽器上彈出 pprof 的瀏覽界面,http://localhost:8081/ui/ 。

本機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后比較卡,也說(shuō)明程序有問(wèn)題??梢栽谶\(yùn)行一段時(shí)間后關(guān)掉運(yùn)行的 Go 程序,避免電腦卡死。

用pprof分析問(wèn)題代碼

在瀏覽器上查看 pprof 圖,http://localhost:8081/ui/ ,

從上圖可以看出,內(nèi)存使用暴漲(不關(guān)掉程序還會(huì)繼續(xù)漲)。而且暴漲的內(nèi)存集中在 time.After 上,上面分析了 time.After 實(shí)質(zhì)調(diào)用的就是 time.NewTimer,從圖中也可以看出。它調(diào)用 time.NewTimer 不斷創(chuàng)建和申請(qǐng)內(nèi)存,何以看出這個(gè)?繼續(xù)看下面分析,

再來(lái)看看哪段代碼內(nèi)存使用最高,還是用 pprof 來(lái)查看,瀏覽 http://localhost:8081/ui/source

timeafter.go

上面調(diào)用的 Go 源碼 NewTimer,

從上圖數(shù)據(jù)分析可以看出最占用內(nèi)存的那部分代碼,src/time/sleep.go/NewTimer 里的 c 和 t 分配和申請(qǐng)內(nèi)存,最占用內(nèi)存。

如果不強(qiáng)行關(guān)閉運(yùn)行程序,這里內(nèi)存還會(huì)往上漲。

為什么會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存一直漲呢?

在程序中加了 for 循環(huán),for 循環(huán)都會(huì)不斷調(diào)用 select,而每次調(diào)用 select,都會(huì)重新初始化一個(gè)新的定時(shí)器 Timer(調(diào)用time.After,一直調(diào)用它就會(huì)一直申請(qǐng)和創(chuàng)建內(nèi)存),這個(gè)新的定時(shí)器會(huì)增加到時(shí)間堆中等待觸發(fā),而定時(shí)器啟動(dòng)前,垃圾回收器不會(huì)回收 Timer(Go源碼注釋中有解釋),也就是說(shuō) time.After 創(chuàng)建的內(nèi)存資源需要等到定時(shí)器執(zhí)行完后才被 GC 回收,一直增加內(nèi)存 GC 卻不回收,內(nèi)存肯定會(huì)一直漲。

當(dāng)然,內(nèi)存一直漲最重要原因還是 for 循環(huán)里一直在申請(qǐng)和創(chuàng)建內(nèi)存,其它是次要 。

// https://github.com/golang/go/blob/go1.20.4/src/time/sleep.go#LL150C1-L158C2
// After waits for the duration to elapse and then sends the current time
// on the returned channel. 
// It is equivalent to NewTimer(d).C.
// The underlying Timer is not recovered by the garbage collector
// until the timer fires. If efficiency is a concern, use NewTimer
// instead and call Timer.Stop if the timer is no longer needed.
func After(d Duration) <-chan Time {
	return NewTimer(d).C
}
// 在經(jīng)過(guò) d 時(shí)段后,會(huì)發(fā)送值到通道上,并返回通道。
// 底層就是 NewTimer(d).C。
// 定時(shí)器Timer啟動(dòng)前不會(huì)被垃圾回收器回收,定時(shí)器執(zhí)行后才會(huì)被回收。
// 如果擔(dān)心效率問(wèn)題,可以使用 NewTimer 代替,如果不需要定時(shí)器可以調(diào)用 Timer.Stop 停止定時(shí)器。

在上面的程序中,time.After(time.Minute * 3) 設(shè)置了 3 分鐘,也就是說(shuō) 3 分鐘后才會(huì)執(zhí)行定時(shí)器任務(wù)。而這期間會(huì)不斷被 for 循環(huán)調(diào)用 time.After,導(dǎo)致它不斷創(chuàng)建和申請(qǐng)內(nèi)存,內(nèi)存就會(huì)一直往上漲。

那怎么解決循環(huán)調(diào)用的問(wèn)題?解決了,就可能解決內(nèi)存一直往上漲的問(wèn)題。

解決問(wèn)題

既然是 for 循環(huán)一直調(diào)用 time.After 導(dǎo)致內(nèi)存暴漲問(wèn)題,那不循環(huán)調(diào)用 time.After 行不行?

修改后的代碼如下:

package main
import (
	"fmt"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"
	"time"
)
func main() {
	fmt.Println("start...")
	ch1 := make(chan string, 120)
	go func() {
		// time.Sleep(time.Second * 1)
		i := 0
		for {
			i++
			ch1 <- fmt.Sprintf("%s %d", "hello", i)
		}
	}()
	go func() {
		// http 監(jiān)聽(tīng)8080, 開(kāi)啟 pprof
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			fmt.Println("listen failed")
		}
	}()
	// time.After 放到 for 外面
	timeout := time.After(time.Minute * 3)
	for {
		select {
		case _ = <-ch1:
			// fmt.Println(res)
		case <-timeout:
			fmt.Println("timeout")
			return
		}
	}
}

在終端上運(yùn)行代碼,go run timeafter1.go,

等待半分鐘左右,在另外一個(gè)終端上運(yùn)行 go tool pprof -http=:8081 http://localhost:8080/debug/pprof/heap ,

自動(dòng)在瀏覽器上彈出界面 http://localhost:8081/ui/ ,我這里測(cè)試,界面沒(méi)有任何數(shù)據(jù)顯示,說(shuō)明修改后的程序運(yùn)行良好。

在 Go 的源碼中 After 函數(shù)注釋說(shuō)了為了更有效率,可以使用 NewTimer ,那我們使用這個(gè)函數(shù)來(lái)改造上面的代碼,

package main
import (
	"fmt"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"
	"time"
)
func main() {
	fmt.Println("start...")
	ch1 := make(chan string, 120)
	go func() {
		// time.Sleep(time.Second * 1)
		i := 0
		for {
			i++
			ch1 <- fmt.Sprintf("%s %d", "hello", i)
		}
	}()
	go func() {
		// http 監(jiān)聽(tīng)8080, 開(kāi)啟 pprof
		if err := http.ListenAndServe(":8080", nil); err != nil {
			fmt.Println("listen failed")
		}
	}()
	duration := time.Minute * 2
	timer := time.NewTimer(duration)
	defer timer.Stop()
	for {
		timer.Reset(duration) // 這里加上 Reset()
		select {
		case _ = <-ch1:
			// fmt.Println(res)
		case <-timer.C:
			fmt.Println("timeout")
			return
		}
	}
}

在上面的實(shí)現(xiàn)中,也把 NewTimer 放在循環(huán)外面,并且每次循環(huán)中都調(diào)用了 Reset 方法重置定時(shí)時(shí)間。

測(cè)試,運(yùn)行 go run timeafter1.go,然后多次運(yùn)行 go tool pprof -http=:8081 http://localhost:8080/debug/pprof/heap ,查看 pprof,我這里測(cè)試每次數(shù)據(jù)都是空白,說(shuō)明程序正常運(yùn)行。

三、網(wǎng)上一些錯(cuò)誤分析

for循環(huán)每次select的時(shí)候,都會(huì)實(shí)例化一個(gè)一個(gè)新的定時(shí)器。該定時(shí)器在多少分鐘后,才會(huì)被激活,但是激活后已經(jīng)跟select無(wú)引用關(guān)系,被gc給清理掉。換句話說(shuō),被遺棄的time.After定時(shí)任務(wù)還是在時(shí)間堆里面,定時(shí)任務(wù)未到期之前,是不會(huì)被gc清理的

上面這種分析說(shuō)明,最主要的還是沒(méi)有說(shuō)清楚內(nèi)存暴漲的真正內(nèi)因。如果用 pprof 的 source 分析查看,就一目了然,那就是 NewTimer 里的 2 個(gè)變量創(chuàng)建和申請(qǐng)內(nèi)存導(dǎo)致的。

四、參考

到此這篇關(guān)于Go 中 time.After 可能導(dǎo)致的內(nèi)存泄露的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go time.After 內(nèi)存泄露內(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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