Go中的一些优化笔记，简约而不简单

我们这里简单聊一下优化本身，然后我们直接从实际的示例开始。

为什么要优化呢？

当你资源占有较高的话会需要很大的成本，虽然现在服务器资源也不是很贵，但是你还是需要针对的做一些优化工作。

另外每个优化应该建立在一个benchmark的基础上，需要体现它给我们带来多大的收益。

下面主要从slice、string、struct、function、map、interface、channel、pointer等方面罗列了一些常见的优化点。

数组和slice优化篇

提前为slice分配内存

尽量使用第三个参数： make([]T, 0, len)

如果你事先不知道确切的数量并且slice是临时的，你可以设置得大一些，只要slice在运行时不会增长。

不要忘记使用“copy”

我们尽量不要在复制时使用 append，例如，在合并两个或多个slice时。

正确地使用迭代

如果我们有一个包含很多元素或比较大的元素的slice，我们会尝试使用“for”或 range 单个元素。通过这种方法，可以避免不必要的复制。

学会复用slice

如果我们需要对传入的slice进行某种操作并返回结果，我们可以直接return，但已经修改了。这样我们就可以避免了新的内存分配。

不要留下未使用的slice

如果我们需要从slice中切下一小块并仅使用它，其实主要部分也会保留下来。可以使用copy产生一个新的slice，而旧的对象让GC回收。

string-字符串优化篇

正确地进行拼接

如果拼接字符串可以在一个语句中完成，那么可以使用“+”，如果需要在循环中执行此操作，那么可以使用string.Builder。通过“Grow”也可以预先指定builder的大小。

使用转换优化

由于字符串是由字节组成的，因此有时这两种类型之间的转换可以避免内存分配。

使用池化技术

我们可以池化字符串，从而帮助编译器只存储一次相同的字符串。

避免内存分配

我们可以使用map来替代复合键，我们也可以使用[]byte。尽量不要使用fmt包，因为它的所有函数都使用了反射。

struct-结构体优化篇

避免复制大的struct

我们理解的小struct，是指不超过 4 个字段的struct，不超过一个机器字。

标准的copy案例

• 转换成interface
• 接收和发送到channel
• 替换map中的item
• 向slice添加元素
• 迭代（range）

避免通过指针来访问struct中的字段

解引用是比较昂贵的，我们可以尽量少做，尤其是在循环中。我们也会失去使用快速寄存器的能力。

使用小型的struct

这项工作由编译器优化的，这意味着它的工作量很小。

通过内存对齐来减小struct大小

我们可以对齐struct（根据字段的大小，以正确的顺序排列），从而可以减小struct本身的大小。

func-函数优化篇

使用内联函数或自己内联

我们尽量编写一些可供编译器内联的小函数——它很快，但自己从函数中嵌入代码则更快。对于热路径函数尤其如此。

什么情况下不会被内联？

• recovery 函数
• select
• 类型声明
• defer
• goroutine
• for-range

明智地选择你的函数参数

我们尽量使用“小”参数，因为它们的拷贝会被特别优化。我们也尝试在拷贝和GC的负载的与增长堆栈之间保持平衡。避免使用大量的参数——让你的程序使用超快速的寄存器（寄存器的数量是有限的）

声明一个命名好的return结果

这似乎比在函数体中声明这些变量更高效。

保存函数中间的结果

帮助编译器优化你的代码，保存中间结果，然后会有更多的选择来优化你的代码。

谨慎使用“defer”

尽量不要使用 defer，或者至少 不要在循环中使用defer 。

为“hot path”提供便利

避免在这些地方分配内存，尤其是短期对象。首先要检查的的就是最常见的分支（if，switch）。

这里 hot path在Go源码中^[2]也出现多次，根据在 sync.Once 的上下文中，“hot path”是什么意思？^[3]中的回答，这里翻译为热路径是非常频繁执行的指令序列。

map优化篇

提前分配内存

一切都和其他地方一样。初始化map时，指定其大小。

使用空结构作为值

struct{}什么都不是，因此例如对信号值使用这种方法是非常有益的。

清空map

map只能增长，不能缩小。我们需要控制这一点——完全而明确地重置map。因为删除其所有元素无济于事。

尽量不要在键和值中使用指针

如果 map 不包含指针，那么 GC 就不会在它上面浪费宝贵的时间。而且要知道字符串也是指针——使用[]byte而不是字符串作为键。

减少更改的次数

同样，我们不想使用指针，但我们可以使用 map 和 slice 的复合体，并将键存储在 map 中，将可以不受限制地更改的值存储在slice中。

interface优化篇

计算内存分配

请记住，要给一个接口赋值，你首先需要将其拷贝到某处，然后粘贴一个指针。关键字是拷贝。事实证明，装箱和拆箱的成本将近似于结构体的大小和一次分配。

选择最佳的类型

在某些情况下，装箱/拆箱期间不会进行内存分配。例如，比较小的和布尔值的变量和常量、具有一个简单字段的struct、指针（包括map、chan、func）

避免内存分配

与其他地方一样，我们尽量避免不必要的内存分配。例如，将一个接口分配给一个接口，而不是装箱两次。

仅在需要时使用

避免在小型、频繁调用的函数的参数和结果中使用接口。我们不需要额外的包装和拆包。减少使用接口方法调用的频率，哪怕只是因为它可以防止内联。

指针、chan、BCE(Bounds Check Elimination-边界检查) 优化篇

避免不必要的解引用

尤其是在循环中，因为事实证明它太昂贵了。解引用是我们不想以牺牲自己为代价执行的一系列必要操作。

channel使用效率是低效的

使用channel会比其他同步方法慢。另外，select 中的 case 越多，我们的程序就越慢。但是select、case + default是优化过了的。

尽量避免不必要的边界检查

这也很昂贵，我们应该尽一切可能避免它。例如，一次检查（获取）最大slice索引比多次检查更正确。最好是立即尝试获得极端的选项。

总结

在这篇文章中，我们看到了一些相同的优化规则。

帮助编译器做出正确的决定。在编译时分配内存，使用中间结果，并尽量保持代码的可读性。

不要忘记使用内置的分析和trace跟踪工具。

最后小土也祝你在优化的路上做到尽善尽美。

参考资料