什么是逃逸

一句話，逃逸分析是編譯器用于決定將變量分配到棧上還是堆上的一種行為。

眾所周知，函數(shù)的運(yùn)行都在操作系統(tǒng)內(nèi)存空間中的?？臻g內(nèi)。我們?cè)跅Ｉ下暶髋R時(shí)變量，分配內(nèi)存，函數(shù)運(yùn)行完畢后，回收內(nèi)存。每個(gè)函數(shù)的?？臻g都是獨(dú)立的，其他函數(shù)沒(méi)有權(quán)限訪問(wèn)。但在某些情況下，我們需要在函數(shù)結(jié)束以后訪問(wèn)棧上面的某些數(shù)據(jù)，這就涉及到內(nèi)存逃逸了。

如果變量從棧上逃逸，那么他會(huì)逃到哪兒去呢？他會(huì)跑到堆上。由于棧上的變量是在函數(shù)結(jié)束的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行回收，回收代價(jià)比較??；而堆空間分配內(nèi)存，則首先需要找到一塊大小合適的內(nèi)存，之后通過(guò)GC回收才能釋放。對(duì)于這種情況，頻繁使用垃圾回收會(huì)占用比較大的開(kāi)銷(xiāo)，所以要盡量分配內(nèi)存到棧上，減少GC的壓力。

逃逸分析基本過(guò)程

Go語(yǔ)言的逃逸分析最基本的原則：如果一個(gè)函數(shù)返回一個(gè)對(duì)變量的引用，那么他就會(huì)發(fā)生逃逸。

在任何情況下，如果一個(gè)值被分配到了?？臻g以外的地方，那么它一定是被分配到了堆上。簡(jiǎn)言之：編譯器會(huì)分析代碼的特征和生命周期，Go中的變量只有在編譯器可以證明在函數(shù)返回后不會(huì)再被引用的情況下，才會(huì)被分配到棧上，否則會(huì)被分配到堆上。

不同于C++中的new，Go語(yǔ)言中的new關(guān)鍵字不一定會(huì)將內(nèi)存分配到堆空間上，在Go語(yǔ)言中，沒(méi)有關(guān)鍵字或者函數(shù)可以直接將變量分配到堆上，而是通過(guò)編譯器來(lái)分析代碼決定將變量分配到何處。

一句話：

編譯器會(huì)根據(jù)變量是否被外部引用來(lái)決定是否逃逸。

如果函數(shù)外部沒(méi)有引用，則優(yōu)先放到棧中；

如果函數(shù)外部存在引用，則必定放到堆中；

常見(jiàn)逃逸情況

指針逃逸

我們知道傳遞指針可以減少底層值的拷貝，提高效率。但是如果拷貝的數(shù)據(jù)量小，指針傳遞會(huì)產(chǎn)生逃逸，可能會(huì)使用堆空間，增加GC負(fù)擔(dān)，所以傳遞指針不一定是高效的。

比如：

package main
type Student struct {
	Name string
	Age int
}
func StudentRegister(name string, age int) *Student {
	s := new(Student) // 局部變量s逃逸到堆
	s.Name = name
	s.Age = age
	return s
}
func main() {
	StudentRegister("similar", 18)
}

雖然函數(shù)StudentRegister內(nèi)部s為局部變量，但是由于返回了指針，其指向的內(nèi)存地址不會(huì)是棧而是堆，這是典型的逃逸案例。

使用命令 go build -gcflags '-m -l' main.go，得到：

# command-line-arguments
./escape.go:8:22: leaking param: name
./escape.go:9:10: new(Student) escapes to heap # 表示該行內(nèi)存發(fā)生了逃逸現(xiàn)象

棧空間不足

如果分配太大容量的slice在棧上，當(dāng)?？臻g不足存放當(dāng)前對(duì)象或者無(wú)法判斷當(dāng)前切片長(zhǎng)度時(shí)就會(huì)將對(duì)象分配到堆中。

package main
func MakeSlice() {
	s := make([]int, 10000, 10000)
	for index := range(s){
		s[index] = index
	}
}
func main() {
	MakeSlice()
}

同樣使用命令go build -gcflags '-m -l' main.go:

# command-line-arguments
./escape_1.go:4:11: make([]int, 10000) escapes to heap

動(dòng)態(tài)類(lèi)型逃逸

很多函數(shù)的參數(shù)為interface類(lèi)型，比如：

func Printf(format string, a ...interface{}) (n int, err error)
func Scanf(format string, a ...interface{}) (n int, err error)
func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...interface{}) (n int, err error)

在編譯時(shí)很難確定其參數(shù)的具體類(lèi)型，也能產(chǎn)生逃逸。

變量大小不確定

在創(chuàng)建切片，初始化切片容量的時(shí)候，有時(shí)會(huì)傳入一個(gè)變量指定其大小，由于變量的值不能被編譯器確定，所以不能確定其占用空間大小，從而編譯器可能會(huì)直接將變量分配到堆上。

package main
func MakeSlice() {
	length := 1
	a := make([]int, length, length)
	for i := 0; i < length; i++ {
		a[i] = i
	}
}
func main() {
	MakeSlice()
}

編譯結(jié)果：

# command-line-arguments
./escape_1.go:5:11: make([]int, length, length) escapes to heap

常見(jiàn)的逃逸情況總結(jié)

指針逃逸：函數(shù)內(nèi)部返回一個(gè)局部變量指針

分配大對(duì)象：導(dǎo)致?？臻g不足，不得不分配到堆上

調(diào)用接口類(lèi)型的方法，接口類(lèi)型的方法調(diào)用是動(dòng)態(tài)調(diào)度 - 實(shí)際使用的具體實(shí)現(xiàn)只能在運(yùn)行時(shí)確定。

盡管能夠符合分配到棧的場(chǎng)景，但是其大小不能在編譯的時(shí)候確定，也會(huì)分配到堆上。

如何避免

Go中的接口類(lèi)型的方法調(diào)用是動(dòng)態(tài)調(diào)度，因此不能夠在編譯階段確定，所有類(lèi)型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成接口的過(guò)程會(huì)涉及到內(nèi)存逃逸的情況發(fā)生。如果對(duì)于性能要求比較高且訪問(wèn)頻次比較高的函數(shù)調(diào)用，應(yīng)該盡量避免使用接口類(lèi)型。

由于切片一般都是使用在函數(shù)傳遞的場(chǎng)景下，而且切片在append的時(shí)候可能會(huì)涉及到重新分配內(nèi)存，如果切片在編譯期間的大小不能夠確認(rèn)或者大小超出棧的限制，多數(shù)情況下都會(huì)被分配到堆上。

總結(jié)

堆上分配內(nèi)存比棧上分配內(nèi)存，開(kāi)銷(xiāo)大很多。

變量分配在棧上需要能夠在編譯期確定他的作用域，否則會(huì)分配到堆上。

Go語(yǔ)言編譯器會(huì)通過(guò)變量是否被外部引用類(lèi)決定是否逃逸

通過(guò)go build -gcflags '-m'命令可以觀察變量是否逃逸

不能盲目使用變量的指針作為函數(shù)參數(shù)，雖然會(huì)減少?gòu)?fù)制操作，但是當(dāng)參數(shù)為變量自身的時(shí)候，復(fù)制是在棧上完成的操作，開(kāi)銷(xiāo)遠(yuǎn)比變量逃逸后動(dòng)態(tài)地在堆上分配內(nèi)存少得多。

到此這篇關(guān)于詳解Go語(yǔ)言中的逃逸分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go逃逸分析內(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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