Golang复习笔记之内存逃逸、竞态

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并发控制,同步原语 sync 包

1.1 竞态

资源竞争,就是在程序中,同一块内存同时被多个 goroutine 访问。我们使用 go build、go run、go test 命令时,添加 -race 标识可以检查代码中是否存在资源竞争。

解决这个问题,我们可以给资源进行加锁,让其在同一时刻只能被一个协程来操作。

  • sync.Mutex(互斥锁)
  • sync.RWMutex(读写锁)
1.2 逃逸分析

逃逸分析:就是程序运行时内存的分配位置(栈或堆),是由编译器来确定的。堆适合不可预知大小的内存分配。但是为此付出的代价是分配速度较慢,而且会形成内存碎片。

1.2.1 go的逃逸场景有哪些?

  • 指针逃逸
  • 栈空间不足逃逸
  • 动态类型逃逸
  • 闭包引用对象逃逸
1.3 
### Golang 中的内存逃逸分析与优化 #### 内存逃逸的概念 在 Go 语言中,内存逃逸是指当一个局部变量被分配到堆上而不是栈上的情况。通常情况下,局部变量会被分配在栈上以获得更好的性能,因为栈的操作速度远快于堆。然而,在某些特定条件下,编译器会决定将这些局部变量移到堆上来确保程序的正确性和安全性[^1]。 #### 导致内存逃逸的原因 多个因素可能导致内存逃逸的发生: - **返回指针或引用**:如果函数内部创建的对象需要在其作用域外仍然有效,则该对象必须位于堆上。 - **闭包捕获变量**:当匿名函数捕捉外部范围内的变量时,为了保证其生命周期超过当前执行上下文,这些被捕获的变量可能会被移动至堆上。 - **大尺寸的数据结构**:对于非常大的复合类型实例(如数组),即使它们只存在于本地范围内也可能放置在堆上以便更好地管理内存布局。 - **接口转换**:任何涉及接口类型的赋值操作都可能触发逃逸行为,尤其是当具体实现不是内联的小型结构体时[^2]。 #### 如何避免不必要的内存逃逸 为了避免不必要地增加堆分配次数并提升应用程序的整体效率,开发人员可以从以下几个方面着手改进代码设计: - **优化数据结构的选择**:尽量采用简单而紧凑的形式表示所需的信息;减少复杂嵌套层次以及动大小字段的数量。 - **优先考虑传值而非传递指针**:除非确实有必要共享状或者处理大型实体,否则应倾向于按值复制参数来保持独立副本之间的隔离性。 - **限制全局/静存储区使用频率**:过度依赖此类区域容易造成难以追踪的状变化,并且不利于并发场景下的同步控制。 - **谨慎对待接口和反射机制的应用**:虽然二者提供了极大的灵活性,但也增加了潜在的风险点——特别是有关运行期类型检查开销及间接寻址带来的额外负担。 - **审查递归算法的设计合理性**:深层数量级较大的迭代过程往往伴随着较高的空间需求增长趋势,需评估是否有更优解法替代传统方式[^3]。 下面是一个简单的例子展示了如何通过调整代码逻辑降低发生逃逸的可能性: ```go // 不推荐的做法:此版本中的切片s将会逃逸到heap上 func badExample() []int { var s []int for i := 0; i < 1e6; i++ { s = append(s, i) } return s } // 推荐做法:预先声明容量可防止频繁扩容引起逃逸 func goodExample() []int { s := make([]int, 0, 1e6) // 预先指定足够的长度 for i := 0; i < 1e6; i++ { s = append(s, i) } return s } ```
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