Go中的一些優(yōu)化筆記，簡約而不簡單

我們這里簡單聊一下優(yōu)化本身，然后我們直接從實際的示例開始。

為什么要優(yōu)化呢？

當(dāng)你資源占有較高的話會需要很大的成本，雖然現(xiàn)在服務(wù)器資源也不是很貴，但是你還是需要針對的做一些優(yōu)化工作。

另外每個優(yōu)化應(yīng)該建立在一個benchmark的基礎(chǔ)上，需要體現(xiàn)它給我們帶來多大的收益。

下面主要從slice、string、struct、function、map、interface、channel、pointer等方面羅列了一些常見的優(yōu)化點。

數(shù)組和slice優(yōu)化篇

提前為slice分配內(nèi)存

盡量使用第三個參數(shù)： make([]T, 0, len)

如果你事先不知道確切的數(shù)量并且slice是臨時的，你可以設(shè)置得大一些，只要slice在運行時不會增長。

不要忘記使用“copy”

我們盡量不要在復(fù)制時使用 append，例如，在合并兩個或多個slice時。

正確地使用迭代

如果我們有一個包含很多元素或比較大的元素的slice，我們會嘗試使用“for”或 range 單個元素。通過這種方法，可以避免不必要的復(fù)制。

學(xué)會復(fù)用slice

如果我們需要對傳入的slice進行某種操作并返回結(jié)果，我們可以直接return，但已經(jīng)修改了。這樣我們就可以避免了新的內(nèi)存分配。

不要留下未使用的slice

如果我們需要從slice中切下一小塊并僅使用它，其實主要部分也會保留下來。可以使用copy產(chǎn)生一個新的slice，而舊的對象讓GC回收。

string-字符串優(yōu)化篇

正確地進行拼接

如果拼接字符串可以在一個語句中完成，那么可以使用“+”，如果需要在循環(huán)中執(zhí)行此操作，那么可以使用string.Builder。通過“Grow”也可以預(yù)先指定builder的大小。

使用轉(zhuǎn)換優(yōu)化

由于字符串是由字節(jié)組成的，因此有時這兩種類型之間的轉(zhuǎn)換可以避免內(nèi)存分配。

使用池化技術(shù)

我們可以池化字符串，從而幫助編譯器只存儲一次相同的字符串。

避免內(nèi)存分配

我們可以使用map來替代復(fù)合鍵，我們也可以使用[]byte。盡量不要使用fmt包，因為它的所有函數(shù)都使用了反射。

struct-結(jié)構(gòu)體優(yōu)化篇

避免復(fù)制大的struct

我們理解的小struct，是指不超過 4 個字段的struct，不超過一個機器字。

標準的copy案例

• 轉(zhuǎn)換成interface
• 接收和發(fā)送到channel
• 替換map中的item
• 向slice添加元素
• 迭代（range）

避免通過指針來訪問struct中的字段

解引用是比較昂貴的，我們可以盡量少做，尤其是在循環(huán)中。我們也會失去使用快速寄存器的能力。

使用小型的struct

這項工作由編譯器優(yōu)化的，這意味著它的工作量很小。

通過內(nèi)存對齊來減小struct大小

我們可以對齊struct（根據(jù)字段的大小，以正確的順序排列），從而可以減小struct本身的大小。

func-函數(shù)優(yōu)化篇

使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)或自己內(nèi)聯(lián)

我們盡量編寫一些可供編譯器內(nèi)聯(lián)的小函數(shù)——它很快，但自己從函數(shù)中嵌入代碼則更快。對于熱路徑函數(shù)尤其如此。

什么情況下不會被內(nèi)聯(lián)？

• recovery 函數(shù)
• select
• 類型聲明
• defer
• goroutine
• for-range

明智地選擇你的函數(shù)參數(shù)

我們盡量使用“小”參數(shù)，因為它們的拷貝會被特別優(yōu)化。我們也嘗試在拷貝和GC的負載的與增長堆棧之間保持平衡。避免使用大量的參數(shù)——讓你的程序使用超快速的寄存器（寄存器的數(shù)量是有限的）

聲明一個命名好的return結(jié)果

這似乎比在函數(shù)體中聲明這些變量更高效。

保存函數(shù)中間的結(jié)果

幫助編譯器優(yōu)化你的代碼，保存中間結(jié)果，然后會有更多的選擇來優(yōu)化你的代碼。

謹慎使用“defer”

盡量不要使用 defer，或者至少 不要在循環(huán)中使用defer 。

為“hot path”提供便利

避免在這些地方分配內(nèi)存，尤其是短期對象。首先要檢查的的就是最常見的分支（if，switch）。

這里 hot path在Go源碼中^[2]也出現(xiàn)多次，根據(jù)在 sync.Once 的上下文中，“hot path”是什么意思？^[3]中的回答，這里翻譯為熱路徑是非常頻繁執(zhí)行的指令序列。

map優(yōu)化篇

提前分配內(nèi)存

一切都和其他地方一樣。初始化map時，指定其大小。

使用空結(jié)構(gòu)作為值

struct{}什么都不是，因此例如對信號值使用這種方法是非常有益的。

清空map

map只能增長，不能縮小。我們需要控制這一點——完全而明確地重置map。因為刪除其所有元素?zé)o濟于事。

盡量不要在鍵和值中使用指針

如果 map 不包含指針，那么 GC 就不會在它上面浪費寶貴的時間。而且要知道字符串也是指針——使用[]byte而不是字符串作為鍵。

減少更改的次數(shù)

同樣，我們不想使用指針，但我們可以使用 map 和 slice 的復(fù)合體，并將鍵存儲在 map 中，將可以不受限制地更改的值存儲在slice中。

interface優(yōu)化篇

計算內(nèi)存分配

請記住，要給一個接口賦值，你首先需要將其拷貝到某處，然后粘貼一個指針。關(guān)鍵字是拷貝。事實證明，裝箱和拆箱的成本將近似于結(jié)構(gòu)體的大小和一次分配。

選擇最佳的類型

在某些情況下，裝箱/拆箱期間不會進行內(nèi)存分配。例如，比較小的和布爾值的變量和常量、具有一個簡單字段的struct、指針（包括map、chan、func）

避免內(nèi)存分配

與其他地方一樣，我們盡量避免不必要的內(nèi)存分配。例如，將一個接口分配給一個接口，而不是裝箱兩次。

僅在需要時使用

避免在小型、頻繁調(diào)用的函數(shù)的參數(shù)和結(jié)果中使用接口。我們不需要額外的包裝和拆包。減少使用接口方法調(diào)用的頻率，哪怕只是因為它可以防止內(nèi)聯(lián)。

指針、chan、BCE(Bounds Check Elimination-邊界檢查) 優(yōu)化篇

避免不必要的解引用

尤其是在循環(huán)中，因為事實證明它太昂貴了。解引用是我們不想以犧牲自己為代價執(zhí)行的一系列必要操作。

channel使用效率是低效的

使用channel會比其他同步方法慢。另外，select 中的 case 越多，我們的程序就越慢。但是select、case + default是優(yōu)化過了的。

盡量避免不必要的邊界檢查

這也很昂貴，我們應(yīng)該盡一切可能避免它。例如，一次檢查（獲取）最大slice索引比多次檢查更正確。最好是立即嘗試獲得極端的選項。

總結(jié)

在這篇文章中，我們看到了一些相同的優(yōu)化規(guī)則。

幫助編譯器做出正確的決定。在編譯時分配內(nèi)存，使用中間結(jié)果，并盡量保持代碼的可讀性。

不要忘記使用內(nèi)置的分析和trace跟蹤工具。

最后小土也祝你在優(yōu)化的路上做到盡善盡美。

參考資料