Go: 延長(zhǎng)變量的生命周期

本文基于 Go 1.13。

在 Go 中，我們不需要自己管理內(nèi)存分配和釋放。然而，有些時(shí)候我們需要對(duì)程序進(jìn)行更細(xì)粒度的控制。Go 運(yùn)行時(shí)提供了很多種控制運(yùn)行時(shí)狀態(tài)及其與內(nèi)存管理器之間相互影響的方式。本文中，我們來(lái)審查讓變量不被 GC 回收的能力。

場(chǎng)景

我們來(lái)看一個(gè)基于 Go 官方文檔^[1] 的例子：

type File struct { d int }

func main() {
 p := openFile("t.txt")
 content := readFile(p.d)

 println("Here is the content: "+content)
}

func openFile(path string) *File {
 d, err := syscall.Open(path, syscall.O_RDONLY, 0)
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 p := &Filego7utgvlrp
 runtime.SetFinalizer(p, func(p *File) {
  syscall.Close(p.d)
 })

 return p
}

func readFile(descriptor int) string {
 doSomeAllocation()

 var buf [1000]byte
 _, err := syscall.Read(descriptor, buf[:])
 if err != nil {
  panic(err)
 }

 return string(buf[:])
}

func doSomeAllocation() {
 var a *int

 // memory increase to force the GC
 for i:= 0; i < 10000000; i++ {
  i := 1
  a = &i
 }

 _ = a
}

源碼地址^[2]

這個(gè)程序中一個(gè)函數(shù)打開(kāi)文件，另一個(gè)函數(shù)讀取文件。代表文件的結(jié)構(gòu)體注冊(cè)了一個(gè) finalizer，在 gc 釋放結(jié)構(gòu)體時(shí)自動(dòng)關(guān)閉文件。運(yùn)行這個(gè)程序，會(huì)出現(xiàn) panic：

panic: bad file descriptor

goroutine 1 [running]:
main.readFile(0x3, 0x5, 0xc000078008)
main.go:42 +0x103
main.main()
main.go:14 +0x4b
exit status 2

下面是流程圖：

• 打開(kāi)文件，返回一個(gè)文件描述符
• 這個(gè)文件描述符被傳遞給讀取文件的函數(shù)
• 這個(gè)函數(shù)首先做一些繁重的工作：

allocate 函數(shù)觸發(fā) gc：

因?yàn)槲募枋龇莻€(gè)整型，并以副本傳遞，所以打開(kāi)文件的函數(shù)返回的結(jié)構(gòu)體 *File* 不再被引用。Gc 把它標(biāo)記為可以被回收的。之后觸發(fā)這個(gè)變量注冊(cè)的 finalizer，關(guān)閉文件。

然后，主協(xié)程讀取文件：

因?yàn)槲募呀?jīng)被 finalizer 關(guān)閉，所以會(huì)出現(xiàn) panic。

讓變量不被回收

runtime 包暴露了一個(gè)方法，用來(lái)在 Go 程序中避免出現(xiàn)這種情況，并顯式地聲明了讓變量不被回收。在運(yùn)行到這個(gè)調(diào)用這個(gè)方法的地方之前，gc 不會(huì)清除指定的變量。下面是加了對(duì)這個(gè)方法的調(diào)用的新代碼：

在運(yùn)行到 keepAlive 方法之前，gc 不能回收變量 p。如果你再運(yùn)行一次程序，它會(huì)正常讀取文件并成功終止。

追本逐源

keepAlive 方法本身沒(méi)有做什么：

運(yùn)行時(shí)，Go 編譯器會(huì)以很多種方式優(yōu)化代碼：函數(shù)內(nèi)聯(lián)，死碼消除，等等。這個(gè)函數(shù)不會(huì)被內(nèi)聯(lián)，Go 編譯器可以輕易地探測(cè)到哪里調(diào)用了 keepAlive。編譯器很容易追蹤到調(diào)用它的地方，它會(huì)發(fā)出一個(gè)特殊的 SSA 指令，以此來(lái)確保它不會(huì)被 gc 回收。

在生成的 SSA 代碼中也可以看到這個(gè) SSA 指令：

在我的文章 Go 編譯器概述^[3] 中你可以看到更多關(guān)于 Go 編譯器和 SSA 的信息。

via: https://medium.com/a-journey-with-go/go-keeping-a-variable-alive-c28e3633673a

作者：Vincent Blanchon^[4]譯者：lxbwolf^[5]校對(duì)：polaris1119^[6]

本文由 GCTT^[7] 原創(chuàng)編譯，Go 中文網(wǎng)^[8] 榮譽(yù)推出

參考資料