Go - 基于逃逸分析来提升程序性能

前言

为什么需要了解逃逸分析？

因为我们想要提升程序性能，通过逃逸分析我们能够知道变量是分配到堆上还是栈上，如果分配到栈上，内存的分配和释放都是由编译器进行管理，分配和释放的速度非常快，如果分配到堆上，堆不像栈那样可以自动清理，它会引起频繁地进行垃圾回收（GC），而垃圾回收会占用比较大的系统开销。

什么是逃逸分析？

在编译程序优化理论中，逃逸分析是一种确定指针动态范围的方法，简单来说就是分析在程序的哪些地方可以访问到该指针。

简单的说，它是在对变量放到堆上还是栈上进行分析，该分析在编译阶段完成。如果一个变量超过了函数调用的生命周期，也就是这个变量在函数外部存在引用，编译器会把这个变量分配到堆上，这时我们就说这个变量发生逃逸了。

如何确定是否逃逸？

go run -gcflags '-m -l' main.go

可能出现逃逸的场景

01

package main

type Student struct {
    Name interface{}
}

func main()  {
    stu := new(Student)
    stu.Name = "tom"

}

分析结果：

go run -gcflags '-m -l' 01.go
# command-line-arguments
./01.go:8:12: new(Student) does not escape
./01.go:9:11: "tom" escapes to heap

interface{} 赋值，会发生逃逸，优化方案是将类型设置为固定类型，例如：string

package main

type Student struct {
    Name string
}

func main()  {
    stu := new(Student)
    stu.Name = "tom"

}

分析结果：

go run -gcflags '-m -l' 01.go
# command-line-arguments
./01.go:8:12: new(Student) does not escape

02

package main

type Student struct {
    Name string
}

func GetStudent() *Student {
    stu := new(Student)
    stu.Name = "tom"
    return stu
}

func main() {
    GetStudent()
}

分析结果：

go run -gcflags '-m -l' 02.go
# command-line-arguments
./02.go:8:12: new(Student) escapes to heap

返回指针类型，会发生逃逸，优化方案视情况而定。

函数传递指针和传值哪个效率高吗？我们知道传递指针可以减少底层值的拷贝，可以提高效率，但是如果拷贝的数据量小，由于指针传递会产生逃逸，可能会使用堆，也可能会增加 GC 的负担，所以传递指针不一定是高效的。

不要盲目使用变量指针作为参数，虽然减少了复制，但变量逃逸的开销可能更大。

03

package main

func main() {
    nums := make([]int, 10000, 10000)

    for i := range nums {
        nums[i] = i
    }
}

分析结果：

go run -gcflags '-m -l' 03.go
# command-line-arguments
./03.go:4:14: make([]int, 10000, 10000) escapes to heap

栈空间不足，会发生逃逸，优化方案尽量设置容量，如果容量实在过大那就没办法了。

小结

1. 逃逸分析是编译器在静态编译时完成的。
2. 逃逸分析后可以确定哪些变量可以分配在栈上，栈的性能好。

以上，希望对你能够有所帮助。

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