Go：簡單的優化筆記

Go语言进阶学习轉載: 2023-07-21 13:04:42932瀏覽

在雲端運算時代，我們經常創建 Serverless 應用程式（一種雲端原生開發模式，允許開發人員建置和運行應用程序，而無需管理伺服器）。當我們的專案採用這種模式，那麼基礎設施維護預算將會排在第一位。如果我們的服務負載很低，它實際上近乎是免費的。但是如果出現問題，你將為此付出很多！當涉及金錢時，你肯定會以某種方式對它做出反應。

當你的 VPS 運行著多個服務應用，但其中一個有時會佔用所有的資源，以至於都無法透過 ssh 存取伺服器。你轉到使用 Kubernetes 集群，為所有應用程式設定限制。隨後看到一些應用程式被重新啟動，因為 OOM-killer 解決了記憶體」洩漏「問題。

當然， OOM 並不總是洩漏問題，也可能是資源超支。洩漏問題大機率是由程式錯誤引起的，我們今天談論的主題是如何盡量避免這種情況。

過多的資源消耗會傷害錢包，這意味著我們需要立即採取行動。

不要過早優化

現在讓我們來談談最佳化。希望你能明白為什麼我們不要太早優化！

第一，最佳化可能是無用的工作。因為我們應該先研究整個應用程序，而你的程式碼很可能不會成為瓶頸。我們需要的是快速的結果，MVP（Minimum Viable Product，最簡可行產品），然後才會考慮它的問題。
第二，最佳化都必須有所依據。也就是說，每次優化都應該建立在基準上，我們必須證明它為我們帶來了多少利潤。
第三，最佳化也許會帶來複雜。你需要知道的是，大多數最佳化都會使程式碼的可讀性變差。你需要把握好這種平衡。

優化建議

#現在我們依照 Go 中的標準實體分類，來給一些實用建議。

1. 陣列與切片

提前為切片分配記憶體

盡量使用第三個參數： make([]T, 0, len)

如果不知道元素確切的數量並且切片是短暫的，可以分配更大一點，保障切片在運行時不會增長。

不要忘記使用 copy

盡量不要在複製時使用 append，例如在合併兩個或多個切片時。

正確迭代

一個包含許多元素或大元素的切片，使用 for 去取得單一元素。透過這種方法，將避免不必要的複製。

複用切片

如果對傳入的切片進行某種操作並傳回已修改的結果，我們可以傳回它。這樣能避免新的記憶體分配。

不要留下不使用的切片部分

如果需要從切片中切下一小塊並僅使用它，該切片的主要部分也將被保留。正確的做法是，為這小塊切片使用新的副本，而將舊的切片丟給 GC。

2. 字串

正確拼接

如果拼接字串可以在一個語句中完成，那就使用# 運算子。如果需要在循環中執行此操作，請使用string.Builder#，並使用它的Grow 方法預先指定Builder 的大小，減少記憶體分配次數。

轉換最佳化

string 和 []byte 在底層結構上非常相近，有時這兩種類型之間可以透過強轉換來避免記憶體分配。

字串駐留

可以池化字串，從而幫助編譯器只儲存一次相同的字串。

避免分配

我們可以使用 map（級聯）而不是複合鍵，我們可以使用位元組切片。盡量不使用 fmt 包，因為它所有的方法都用到了反射。

3. 結構體

避免拷貝大結構體

我們理解的小結構體是不超過4個欄位不超過一個機器字大小。

一些典型的拷貝場景

#投射到interface
通道的接收與傳送
取代map 中的元素
向切片添加元素
迭代（range）

避免透過指標存取結構體字段

解引用是昂貴的，我們應該盡可能少地這樣做，尤其是在循環中。同時它也失去了使用快速暫存器的能力。

處理小結構體

這項工作由編輯器進行最佳化，這意味著它很便宜。

使用對齊減小結構體大小

我們可以對齊結構體（根據字段的大小，以正確的順序排列它們），以此減小結構體本身的大小。

4. 函數

使用內聯函數或自己內聯它們

嘗試編寫可供編譯器內聯的小函數，它會很快，甚至快過自己在函數中嵌入程式碼。對於熱路徑（hot path）尤其如此。

哪些不會內聯

recovery
#select 區塊
類型宣告
defer
#goroutine
for-range

合理地選擇函數參數

嘗試使用小參數，因為它們的複製將被優化。嘗試複製和堆疊增長在GC負載保持平衡。避免大量參數，讓你的程式使用快速暫存器（它們的數量是有限的）。

命名回傳值

這似乎比在函數體中宣告這些變數更有效率。

儲存中間結果

幫助編譯器最佳化你的程式碼，儲存中間結果，然後會有更多的選項來最佳化你的程式碼。

仔細地使用 defer

盡量不要使用 defer，或至少不要在循環中使用它。

協助 hot path

避免在熱路徑分配內存，尤其是短生命物件。製作最常見分支（if，switch）

5. Map

提前分配記憶體

和slice 一樣，初始化map 時，指定其大小。

使用空結構體為值

struct{} 什麼都不是（不佔記憶體），因此例如傳遞訊號時，使用它是非常有益的。

清空 map

map 只能增長，不能縮小。我們需要重置 map 時，刪除其所有元素是無濟於事的。

盡量不在鍵和值中使用指標

如果 map 不包含指針，那麼 GC 就不會在上面浪費寶貴的時間。字串也使用了指針，因此應該使用位元組數組而不是字串作為鍵。

減少修改次數

同樣，我們不想使用指針，但我們可以使用 map 和 slice 的組合，將鍵存儲在 map 中，將值存在 slice。這樣我們就可以不受限制地更改值。

6. Interface

計算記憶體分配

請記住，要為介面分配值時，首先需要將其複製到某處，然後將指針貼給它。關鍵是複製。事實證明，介面的裝箱和拆箱的成本將近似於結構體大小的一次分配。

選擇最佳類型

在某些情況下，介面的裝箱和拆箱期間沒有指派。例如，變數和常數的小值或布林值、具有一個簡單欄位的結構體、指標（包括map、channel、func）

#避免記憶體分配

##與其他地方一樣，盡量避免不必要的分配。例如將一個接口分配給另一個接口，而不是裝箱兩次。

僅在需要時使用

避免在頻繁呼叫的函數參數和傳回結果中使用介面。我們不需要額外的拆裝包操作。減少使用介面方法呼叫的頻率，因為它會阻止內聯。

7. 指標、通道、邊界檢查

避免不必要的解引用

尤其是在循環中，因為事實證明它太昂貴了。解引用是我們不想自費執行的操作。 ######

使用通道效率低

channel 同步比其他同步原語方法慢。另外， select 中的 case 越多，我們的程式就越慢。但是，select，case 加 default 有被最佳化。

避免不必要的邊界檢查

這也很昂貴，我們應該避免它。例如，只檢查（獲取）一次最大切片索引，而不是多次。最好立即嘗試獲得極端選項。

總結

在整篇文章中，我們看到了一些相同的最佳化規則。

幫助編譯器做出正確的決定，它會感謝你的。在編譯時分配內存，使用中間結果，並儘量保持你的程式碼可讀。

我再次重申，對於隱式最佳化，基準是強制性的。如果因為編譯器在不同版本之間變化太快，昨天工作的東西明天就不能工作，反之亦然。

不要忘記使用 Go 內建的分析和追蹤工具。

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String 常量 if switch for select 字符串结构体循环指针接口栈 Struct Interface 切片 len append copy map channel 对象 default kubernetes serverless ssh

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