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淺析Go語言中內存泄漏的原因與解決方法

更新時間：2024年02月06日 10:44:34 作者：banjming

這篇文章主要來和大家聊一聊Go語言中內存泄漏的那些事,例如內存泄漏的原因與解決方法,文中的示例代碼講解詳細,需要的小伙伴可以參考下

channel 泄漏

發(fā)送不接收，一般來說發(fā)送者，正常發(fā)送，接收者正常接收，這樣沒啥問題。但是一旦接收者異常，發(fā)送者會被阻塞，造成泄漏。

select case 導致協程泄漏

func leakOfMemory() {
	errChan := make(chan error) //a.
	go func() {
		time.Sleep(2 * time.Second)
		errChan <- errors.New("chan error") // b.
		fmt.Println("finish ending ")
	}()

	select {
	case <-time.After(time.Second): 
		fmt.Println("超時") //c
	case err := <-errChan: //d.
		fmt.Println("err:", err)
	}
	fmt.Println("leakOfMemory exit")
}

func TestLeakOfMemory(t *testing.T) {
	leakOfMemory()
	time.Sleep(3 * time.Second)
	fmt.Println("main exit...")
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
}

上面的代碼執(zhí)行結果：

=== RUN TestLeakOfMemory
超時
leakOfMemory exit
main exit...
NumGoroutine: 3
--- PASS: TestLeakOfMemory (4.00s)
PASS

最開始只有兩個 goruntine ，為啥執(zhí)行后有三個 goruntine ？

由于沒有往 errChan 中發(fā)送消息，所以 d 處會一直阻塞，1s 后 ,c 處打印超時，程序退出，此時，有個協程在 b 處往協程中塞值，但是此時外面的 goruntine 已經退出了，此時 errChan 沒有接收者，那么就會在 b處阻塞，因此協程一直沒有退出，造成了泄漏，如果有很多類似的代碼，會造成 OOM。

for range 導致的協程泄漏

看如下代碼：

func leakOfMemory_1(nums ...int) {
	out := make(chan int)
	// sender
	go func() {
		defer close(out)
		for _, n := range nums { // c.
			out <- n
			time.Sleep(time.Second)
		}
	}()

	// receiver
	go func() {
		ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
		defer cancel()
		for n := range out { //b.
			if ctx.Err() != nil { //a.
				fmt.Println("ctx timeout ")
				return
			}
			fmt.Println(n)
		}
	}()

}

func TestLeakOfMemory(t *testing.T) {
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
	leakOfMemory_1(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
	time.Sleep(3 * time.Second)
	fmt.Println("main exit...")
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
}

上述代碼執(zhí)行結果：

=== RUN TestLeakOfMemory
NumGoroutine: 2
1
2
ctx timeout
main exit...
NumGoroutine: 3
--- PASS: TestLeakOfMemory (3.00s)
PASS

理論上，是不是最開始只有2個goruntine ，實際上執(zhí)行完出現了3個gorountine, 說明 leakOfMemory_1 里面起碼有一個協程沒有退出。因為時間到了，在 a 出，程序就準備退出了，也就是說 b 這個就退出了，沒有接收者繼續(xù)接受 chan 中的數據了，c處往chan 寫數據就阻塞了，因此協程一直沒有退出，就造成了泄漏。

如何解決上面說的協程泄漏問題？

可以加個管道通知來防止內存泄漏。

func leakOfMemory_2(done chan struct{}, nums ...int) {
	out := make(chan int)
	// sender
	go func() {
		defer close(out)
		for _, n := range nums {
			select {
			case out <- n:
			case <-done:
				return
			}
			time.Sleep(time.Second)
		}
	}()

	// receiver
	go func() {
		ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
		defer cancel()
		for n := range out {
			if ctx.Err() != nil {
				fmt.Println("ctx timeout ")
				return
			}
			fmt.Println(n)
		}
	}()
}
func TestLeakOfMemory(t *testing.T) {
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
	done := make(chan struct{})
	defer close(done)
	leakOfMemory_2(done, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
	time.Sleep(3 * time.Second)
	done <- struct{}{}
	fmt.Println("main exit...")
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
}

代碼執(zhí)行結果：

=== RUN TestLeakOfMemory
NumGoroutine: 2
1
2
ctx timeout
main exit...
NumGoroutine: 2
--- PASS: TestLeakOfMemory (3.00s)
PASS

最開始是 2個 goruntine 程序結束后還2個 goruntine，沒有協程泄漏。

goruntine 中 map 并發(fā)

map 是引用類型，函數值傳值是調用，參數副本依然指向m，因為值傳遞的是引用，對于共享變量，資源并發(fā)讀寫會產生競爭，故共享資源遭受到破壞。

func TestConcurrencyMap(t *testing.T) {
	m := make(map[int]int)
	go func() {
		for {
			m[3] = 3
		}

	}()
	go func() {
		for {
			m[2] = 2
		}
	}()
	//select {}
	time.Sleep(10 * time.Second)
}

上訴代碼執(zhí)行結果：

=== RUN TestConcurrencyMap
fatal error: concurrent map writes

goroutine 5 [running]:
runtime.throw({0x1121440?, 0x0?})
/go/go1.18.8/src/runtime/panic.go:992 +0x71 fp=0xc000049f78 sp=0xc000049f48 pc=0x10333b1
...

用火焰圖分析下內存泄漏問題

首先，程序代碼運行前，需要加這個代碼：

import (
	"context"
	"errors"
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
	_ "net/http/pprof"
	"runtime"
	"testing"
	"time"
)

func TestLeakOfMemory(t *testing.T) {

	//leakOfMemory()
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
	for i := 0; i < 1000; i++ {
		go leakOfMemory_1(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
	}
	//done := make(chan struct{})
	//defer close(done)
	//leakOfMemory_2(done, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
	time.Sleep(3 * time.Second)
	//done <- struct{}{}
	fmt.Println("main exit...")
	fmt.Println("NumGoroutine:", runtime.NumGoroutine())
	log.Println(http.ListenAndServe("localhost:6060", nil))
}

上面的執(zhí)行后，登陸網址 http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine?debug=1,可以看到下面的頁面：

但是看不到圖形界面，怎么辦？

需要安裝 graphviz

在控制臺執(zhí)行如下命令

brew install graphviz # 安裝graphviz，只需要安裝一次就行了
go tool pprof -http=":8081" http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine?debug=1

然后可以登陸網頁：http://localhost:8081/ui/ 看到下圖：

發(fā)現有一個程序//GoProject/main/concurrency/channel.leakOfMemory_1.func1占用 cpu 特別大. 想看下這個程序是啥？

分析協程泄漏

使用如下結果：

go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/goroutine

火焰圖分析：

Total：總共采樣次數，100次。

Flat：函數在樣本中處于運行狀態(tài)的次數。簡單來說就是函數出現在棧頂的次數，而函數在棧頂則意味著它在使用CPU。

Flat%：Flat / Total。

Sum%：自己以及所有前面的Flat%的累積值。解讀方式：表中第3行Sum% 32.4%，意思是前3個函數（運行狀態(tài)）的計數占了總樣本數的32.4%

Cum：函數在樣本中出現的次數。只要這個函數出現在棧中那么就算進去，這個和Flat不同（必須是棧頂才能算進去）。也可以解讀為這個函數的調用次數。

Cum%：Cum / Total

進入控制臺，輸入 top

Type: goroutine
Time: Feb 5, 2024 at 10:02am (CST)
Entering interactive mode (type "help" for commands, "o" for options)
(pprof) top
Showing nodes accounting for 1003, 99.90% of 1004 total
Dropped 35 nodes (cum <= 5)
flat flat% sum% cum cum%
1003 99.90% 99.90% 1003 99.90% runtime.gopark
0 0% 99.90% 1000 99.60% //GoProject/main/concurrency/channel.leakOfMemory_1.func1
0 0% 99.90% 1000 99.60% runtime.chansend
0 0% 99.90% 1000 99.60% runtime.chansend1
(pprof)

其中其中runtime.gopark即可認為是掛起的goroutine數量。發(fā)現有大量協程被 runtime.gopark

然后輸入 traces runtime.gopark

(pprof) traces runtime.gopark
Type: goroutine
Time: Feb 5, 2024 at 10:02am (CST)
-----------+-------------------------------------------------------
1000 runtime.gopark
runtime.chansend
runtime.chansend1
//GoProject/main/concurrency/channel.leakOfMemory_1.func1
-----------+-------------------------------------------------------
1 runtime.gopark
runtime.chanrecv
runtime.chanrecv1
testing.(*T).Run
testing.runTests.func1
testing.tRunner
testing.runTests
testing.(*M).Run
main.main
runtime.main
-----------+-------------------------------------------------------
1 runtime.gopark
runtime.netpollblock
internal/poll.runtime_pollWait
internal/poll.(*pollDesc).wait
internal/poll.(*pollDesc).waitRead (inline)
internal/poll.(*FD).Read
net.(*netFD).Read
net.(*conn).Read
net/http.(*connReader).backgroundRead
-----------+-------------------------------------------------------
1 runtime.gopark
runtime.netpollblock
internal/poll.runtime_pollWait
internal/poll.(*pollDesc).wait
internal/poll.(*pollDesc).waitRead (inline)
internal/poll.(*FD).Accept
net.(*netFD).accept
net.(*TCPListener).accept
net.(*TCPListener).Accept
net/http.(*Server).Serve
net/http.(*Server).ListenAndServe
net/http.ListenAndServe (inline)
//GoProject/main/concurrency/channel.TestLeakOfMemory
testing.tRunner
-----------+-------------------------------------------------------
(pprof)

可以發(fā)現泄漏了 1000 個 goruntine。

然后通過調用棧，可以看到調用鏈路：

channel.leakOfMemory_1.func1->runtime.chansend1->runtime.chansend->runtime.gopark

runtime.chansend1 是阻塞的調用，協程最終被 runtime.gopark 掛起，從而導致泄漏。

然后再輸入 list GoProject/main/concurrency/channel. leakOfMemory_1.func1 可以看到如下

(pprof) list //GoProject/main/concurrency/channel.
leakOfMemory_1.func1
Total: 1004
ROUTINE ======================== //GoProject/main/concurrency/channel.leakOfMemory_1.func1 in /Users/bytedance/go/src///GoProject/main/concurrency/channel/channel_test.go
0 1000 (flat, cum) 99.60% of Total
. . 62:   out := make(chan int)
. . 63:   // sender
. . 64:   go func() {
. . 65:       defer close(out)
. . 66:       for _, n := range nums {
. 1000 67:           out <- n
. . 68:           time.Sleep(time.Second)
. . 69:       }
. . 70:   }()
. . 71:
. . 72:   // receiver

可以看到使用了一個非緩沖的 channel, 上面已經分析了，沒有接收者，發(fā)送者out 在寫入channel 時阻塞, 協程無法退出，因此有協程泄漏。

分析內存增長泄漏

go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/heap

然后輸入 top

(pprof) top
Showing nodes accounting for 6662.08kB, 86.68% of 7686.14kB total
Showing top 10 nodes out of 24
flat flat% sum% cum cum%
5125.63kB 66.69% 66.69% 5125.63kB 66.69% runtime.allocm
1024.41kB 13.33% 80.01% 1024.41kB 13.33% runtime.malg
512.05kB 6.66% 86.68% 512.05kB 6.66% internal/poll.runtime_Semacquire
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% GoProject/main/concurrency/channel.leakOfMemory_1.func2
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% fmt.Fprintln
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% fmt.Println (inline)
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% internal/poll.(*FD).Write
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% internal/poll.(*FD).writeLock (inline)
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% internal/poll.(*fdMutex).rwlock
0 0% 86.68% 512.05kB 6.66% os.(*File).Write
(pprof)

看著不是很大，達不到內存增長泄漏的級別。

以上就是淺析Go語言中內存泄漏的原因與解決方法的詳細內容，更多關于Go內存泄漏的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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