年度最佳【golang】sync.Pool详解

最近在工作中碰到了 GC 的问题：项目中大量重复地创建许多对象，造成 GC 的工作量巨大，CPU 频繁掉底。准备使用 sync.Pool 来缓存对象，减轻 GC 的消耗。为了用起来更顺畅，我特地研究了一番，形成此文。本文从使用到源码解析，循序渐进，一一道来。

本文基于 Go 1.14

是什么

sync.Pool 是 sync 包下的一个组件，可以作为保存临时取还对象的一个“池子”。个人觉得它的名字有一定的误导性，因为 Pool 里装的对象可以被无通知地被回收，可能 sync.Cache 是一个更合适的名字。

有什么用

对于很多需要重复分配、回收内存的地方，sync.Pool 是一个很好的选择。频繁地分配、回收内存会给 GC 带来一定的负担，严重的时候会引起 CPU 的毛刺，而 sync.Pool 可以将暂时不用的对象缓存起来，待下次需要的时候直接使用，不用再次经过内存分配，复用对象的内存，减轻 GC 的压力，提升系统的性能。

怎么用

首先，sync.Pool 是协程安全的，这对于使用者来说是极其方便的。使用前，设置好对象的 New 函数，用于在 Pool 里没有缓存的对象时，创建一个。之后，在程序的任何地方、任何时候仅通过 Get()、Put() 方法就可以取、还对象了。

下面是 2018 年的时候，《Go 夜读》上关于 sync.Pool 的分享，关于适用场景：

当多个 goroutine 都需要创建同⼀个对象的时候，如果 goroutine 数过多，导致对象的创建数⽬剧增，进⽽导致 GC 压⼒增大。形成 “并发⼤－占⽤内存⼤－GC 缓慢－处理并发能⼒降低－并发更⼤”这样的恶性循环。

在这个时候，需要有⼀个对象池，每个 goroutine 不再⾃⼰单独创建对象，⽽是从对象池中获取出⼀个对象（如果池中已经有的话）。

因此关键思想就是对象的复用，避免重复创建、销毁，下面我们来看看如何使用。

简单的例子

首先来看一个简单的例子：

package main
import (
    "fmt"
    "sync"
)

var pool *sync.Pool

type Person struct {
    Name string
}

func initPool() {
    pool = &sync.Pool {
        New: func()interface{} {
            fmt.Println("Creating a new Person")
            return new(Person)
        },
    }
}

func main() {
    initPool()

    p := pool.Get().(*Person)
    fmt.Println("首次从 pool 里获取：", p)

    p.Name = "first"
    fmt.Printf("设置 p.Name = %s\n", p.Name)

    pool.Put(p)

    fmt.Println("Pool 里已有一个对象：&{first}，调用 Get: ", pool.Get().(*Person))
    fmt.Println("Pool 没有对象了，调用 Get: ", pool.Get().(*Person))
}

运行结果：

Creating a new Person
首次从 pool 里获取： &{}
设置 p.Name = first
Pool 里已有一个对象：&{first}，Get:  &{first}
Creating a new Person
Pool 没有对象了，Get:  &{}

首先，需要初始化 Pool，唯一需要的就是设置好 New 函数。当调用 Get 方法时，如果池子里缓存了对象，就直接返回缓存的对象。如果没有存货，则调用 New 函数创建一个新的对象。

另外，我们发现 Get 方法取出来的对象和上次 Put 进去的对象实际上是同一个，Pool 没有做任何“清空”的处理。但我们不应当对此有任何假设，因为在实际的并发使用场景中，无法保证这种顺序，最好的做法是在 Put 前，将对象清空。

fmt 包如何用

这部分主要看 fmt.Printf 如何使用：

func Printf(format string, a ...interface{}) (n int, err error) {
    return Fprintf(os.Stdout, format, a...)
}

继续看 Fprintf：

func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...interface{}) (n int, err error) {
    p := newPrinter()
    p.doPrintf(format, a)
    n, err = w.Write(p.buf)
    p.free()
    return
}

Fprintf 函数的参数是一个 io.Writer，Printf 传的是 os.Stdout，相当于直接输出到标准输出。这里的 newPrinter 用的就是 Pool：

// newPrinter allocates a new pp struct or grabs a cached one.
func newPrinter() *pp {
    p := ppFree.Get().(*pp)
    p.panicking = false
    p.erroring = false
    p.wrapErrs = false
    p.fmt.init(&p.buf)
    return p
}

var ppFree = sync.Pool{
    New: func() interface{} { return new(pp) },
}

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