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Go的性能优化建议

      前言： 
     
    
   
  
    \textcolor{Green}{前言：} 
   
  
前言：

💞这个专栏就专门来记录一下寒假参加的第五期字节跳动训练营
💞从这个专栏里面可以迅速获得Go的知识

Go的性能优化建议

性能优化对于一个系统来说是非常重要的，因为我们在编写代码结束的时候有可能不会对性能有过多的关注，但是对于用户来说性能是非常重要的，我们肯定希望使用的系统是流畅的。这是一个速度决定一切的年代，只要我们的还继续在这个时代中，线下的流程与系统就在持续向线上转移，我们就会碰到性能问题。

3 性能优化建议

简介

  • 性能优化的前提是满足正确可靠、简洁清晰等质量因素
  • 性能优化是综合评估，有时候时间效率和空间效率可能对立
  • 针对 Go 语言特性，介绍 Go 相关的性能优化建议

3.1 性能优化建议 - Benchmark

如何使用

  • 性能表现需要实际数据衡量
  • Go 语言提供了支持基准性能测试的 benchmark 工具
  • go test -bench=. -benchmen
// from fib.gofuncFib(n int)int{if n <2{return n
    }returnFib(n -1)+Fib(n -2)}// from fib_test.gofuncBenchmarkFib10(b *testing.B){// run the Fib function b.N timesfor n :=0; n < b.N; n++{Fib(10)}}

结果说明

在这里插入图片描述

  • BenchmarkFib10-8：BenchmarkFib10是测试函数名，-8 表示 GOMAXPROCS 的值为8
  • 1855870：表示一共执行 1855870次， 即 b.N 的值
  • 602.5 ns/op：表示每次执行花费 602.5 ns
  • 0 B/op：表示每次执行申请多大的内存
  • 0 allocs/op：表示每次执行申请几次内存

GOMAXPROCS 1.5版本后，默认值为CPU核数，https://pkg.go.dev/runtime#GOMAXPROCS

3.2 性能优化建议 - slice

slice 预分配内存

  • 尽可能在使用 make() 初始化切片时提供容量信息

查看下面的代码，可以发现，提供容量信息后数据明显好

funcNoPreAlloc(size int){
    data :=make([]int,0)for k :=0; k < size; k++{
        data =append(data, k)}}funcPreAlloc(size int){
    data :=make([]int,0, size)for k :=0; k < size; k++{
        data =append(data, k)}}

BenchmarkNoPreAlloc-83529980331.1 ns/op2040 B/op8 allocs/opBenchmarkPreAlloc-811171086107.1 ns/op896 B/op1 allocs/op
在这里插入图片描述
此时我们明白了

  • 切片本质是一个数组片段的描述 - 包括数组指针- 片段长度- 片段的容量（不改变内存分配情况下的最大长度）
  • 切片操作并不复制切片指向的元素
  • 创建一个新的切片会复用原来切片的底层数组
  • type slice struct{ array unsafe.Pointer lenintcapint}

另一个陷阱：大内存未释放

  • 在已有切片基础上创建切片，不会创建新的底层数组
  • 场景： - 原切片较大，代码在原切片基础上新建小切片- 原底层数组在内存中有引用，得不到释放
  • 可使用 copy 替代 re-slice
funcGetLastBySlice(origin []int)[]int{return origin[len(origin)-2:]}funcGetLastByCopy(origin []int)[]int{
    result :=make([]int,2)copy(result, origin[len(origin)-2:])return result
}

functestGetLast(t *testing.T, f func([]int)[]int){
    result :=make([][]int,0)for k :=0; k <100; k++{
        origin :=generateWithCap(128*1024)// 1M
        result =append(result,f(origin))}printMem(t)_= result
}

可以查看链接直达

3.3 性能优化建议 - Map

map 预分配内存

funcNoPreAlloc(size int){
    data :=make(map[int]int)for k :=0; k < size; k++{
        data[i]=1}}funcPreAlloc(size int){
    data :=make(map[int]int, size)for k :=0; k < size; k++{
        data[i]=1}}

BenchmarkNoPreAlloc-82269951972ns/op82327B/op9 allocs/opBenchmarkPreAlloc-81234189622ns/op40984B/op2 allocs/op
分析：

  • 不断向 map 中添加元素的操作会触发 map 的扩容
  • 提前分配好空间可以减少内存拷贝和 Rehash 的消耗
  • 建议根据实际需求提前预估好需要的空间

3.4 性能优化建议 - 字符串处理

  • 常见的字符串拼接方式
funcPlus(n int, str string)string{
    s :=""for i :=0; i < n; i++{
        s += str
    }}

funcStrBuilder(n int, str string)string{var bulider strings.Builder
    for i :=0; i < n; i++{
        builder.WriteString(str)}return builder.String()}

使用 strings.Builder

funcByteBuffer(n int, str string)string{
    buf :=new(bytes.Buffer)for i :=0; i < n; i++{
        buf.WriteString(str)}return buf.String()}

BenchmarkPlus-84318280260ns/op3212595 B/op999 allocs/opBenchmarkStrBulider-82692572392 ns/op26744 B/op15 allocs/opBenchmarkByteBuffer-82092785699 ns/op25008 B/op9 allocs/op

  • 使用 + 拼接性能最差，strings.Builder，bytes.Buffer 相近，strings.Buffer 更快
  • 分析 - 字符串在 Go 语言中是不可变类型，占用内存大小是固定的- 使用 + 每次都会重新分配内存- strings.Builder，bytes.Buffer 底层都是 []byte 数组- 内存扩容策略，不需要每次拼接重新分配内存

注意看下面的

  • bytes.Buffer 转换为字符串时重新申请了一块空间
  • strings.Builder 直接将底层的 []byte 转换成了字符串类型返回
// to build strings more efficiently, see the strings.Builder type.func(b *Buffer)String()string{if b ==nil{// Special case, useful in debugging.return"<nil>"}returnstring(b.buf[b.off:])}// String returns the accumulated stringfunc(b *Builder)String()string{return*(*string)(unsafe.Pointer(&b.buf))}

funcPreStrBuilder(n int, str string)string{var bulider strings.Builder
    builder.Grow(n *len(str))for i :=0; i < n; i++{
        builder.WriteString(str)}return builder.String()}

funcPreByteBuilder(n int, str string)string{
    buf :=new(bytes.Buffer)
    buf.Grow(n *len(str))for i :=0; i < n; i++{
        buf .WriteString(str)}return buf .String()}

这五个进行对比
BenchmarkPlus-84272279704 ns/op3212596 B/op999 allocs/opBenchmarkStrBulider-82687474405 ns/op26744 B/op15 allocs/opBenchmarkByteBuffer-846705670 ns/op25008 B/op9 allocs/opBenchmarkPreStrBulider-839383938 ns/op6144 B/op1 allocs/opBenchmarkPreByteBuffer-845784578 ns/op12288 B/op2 allocs/op

3.5 性能优化建议 - 空结构体

使用空结构体节省内存

  • 空结构体 struct{} 实例不占据任何的内存空间
  • 可作为各种场景下的占位符使用 - 节省资源- 空结构体本身具备很强的语义，即这里不需要任何值，仅作为占位符
funcEmptyStructMap(n int){
    m :=make(map[int]struct{})for i :=0; i < n; i++{
        m[i]=struct{}{}}}funcBoolMap(n int){
    m :=make(map[int]bool)for i :=0; i < n; i++{
        m[i]=false}}

BenchmarkEmptyStructMap-82372505970 ns/op378864 B/op133 allocs/opBenchmarkBoolMap-82266526095 ns/op412362 B/op165 allocs/op

  • 实现 Set，可以考虑用 map 来代替
  • 对于这个场景，只需要用到 map 的键，而不需要值
  • 即使是将 map 的值设置为 bool类型，也会多占据 1 个字节空间

一个开源实现：https://github.com/deckarep/golang-set/blob/main/threadunsafe.go

3.6 性能优化建议 - atomic包

如何使用 atomic 包

type atomicCounter struct{
    i int32}funcAtomicAddOne(c *atomicCounter){
    atomic.AddInt32(&c, i,1)}

type mutexCounter struct{
    i int32
    m sync.Mutex
}funcMutexAddOne(c *mutexCounter){
    c.m.Lock()
    c.i++
    c.m.Unlock()}

BenchmarkAtomicAddOne-81418243728.045 ns/op4 B/op1 allocs/opBenchmarkNutexAddOne-86048704421.73 ns/op16 B/op1 allocs/op

使用 atomic 包

  • 锁的实现是通过操作系统来实现，属于系统调用
  • atomic 操作是通过硬件实现的，效率比锁高
  • sync.Mutex 应该用来保护一段逻辑，不仅仅用于保护一个变量
  • 对于非数值操作，可以使用 atomic.Value，能承载一个 interface{}

性能优化建议小结

  • 避免常见的性能陷阱可以保证大部分程序的性能
  • 普通应用代码，不要一昧的追求程序的性能
  • 越高级的性能优化手段越容易出现问题
  • 在满足正常可靠、简洁清晰的质量要求的前提下提高程序性能
标签： 性能优化 数据库 java
本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_43585922/article/details/131360864
版权归原作者 秦 羽 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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