一文搞懂Golang中的內存逃逸

更新時間：2023年12月18日 08:36:54 作者：路多辛

內存逃逸是 Go 語言中一個重要的概念,涉及到程序的性能優(yōu)化和內存管理,了解內存逃逸可以幫助我們編寫更高效的代碼,本文將從基本概念入手,深入講解 Go 語言中的內存逃逸現象,以及如何避免,需要的朋友可以參考下

什么是內存逃逸

在Go語言中，內存分配有兩種方式：棧分配和堆分配。棧分配是在函數調用時為局部變量分配內存，當函數返回時，這些內存會自動釋放。而堆分配則是通過 new 或者 make 函數動態(tài)分配內存，需要手動進行釋放。

內存逃逸是指原本應該在棧上分配的內存被分配到了堆上。這意味著即使函數返回后，這部分內存也不會被自動釋放，需要等待垃圾回收器來回收。

內存逃逸的影響

如果頻繁發(fā)生內存逃逸，會導致程序占用過多的內存資源，影響程序的性能和穩(wěn)定性。主要體現在以下幾個方面：

內存占用增加：由于堆分配的內存不會自動釋放，所以會導致程序占用的內存資源不斷增加，特別是在長時間運行的程序中，可能會導致系統(tǒng)資源耗盡。
性能下降：相比于棧分配，堆分配需要更多的 CPU 和內存資源，因此會導致程序的運行速度變慢。
程序不穩(wěn)定：如果程序中存在大量的內存逃逸，可能會導致垃圾回收器頻繁工作，從而影響程序的穩(wěn)定性。

內存逃逸的原因

內存逃逸的主要原因是在函數返回后，局部變量仍然被外部引用。以下是一些可能導致內存逃逸的情況：

變量的生命周期超出了其作用域，當一個變量在函數外部被引用，比如被賦值給一個包級別的變量或者作為返回值，這個變量就會發(fā)生逃逸。
大對象的分配，對于大型的數據結構，Go 有時會選擇在堆上分配內存，即使它們沒有在函數外部被引用。
閉包引用，如果一個函數返回一個閉包，并且該閉包引用了函數的局部變量，那么這些變量也會逃逸到堆上。
接口動態(tài)分配，當一個具體類型的變量被賦值給接口類型時，由于接口的動態(tài)特性，具體的值可能會發(fā)生逃逸。
切片和 map 操作，如果對切片進行操作可能導致其重新分配內存，或者向 map 中插入數據，這些操作可能導致逃逸。

內存逃逸的檢測

Go 提供了一個內置的工具來檢測內存逃逸，即 go build 命令的 “-gcflags '-m'” 選項。使用這個選項編譯程序，編譯器會輸出內存逃逸的分析信息。

例如，可以使用以下命令來分析你的程序：

go build -gcflags '-m' main.go

編譯器會輸出關于哪些變量發(fā)生了逃逸的詳細信息。

另外可以通過 go tool pprof 來分析程序的內存使用情況，通過結合使用r untime.MemProfile 和 pprof，可以檢測和分析內存逃逸現象。

內存逃逸的例子

通過一個簡單的例子來看看內存逃逸是如何發(fā)生的：

package main
 
import "fmt"
 
type User struct {
	Name string
}
 
func main() {
	var user *User
	user = getUser()
	fmt.Println(user.Name)
}
 
func getUser() *User {
	u := User{Name: "Alice"}
	return &u
}

getUser 函數創(chuàng)建了一個 User 類型的局部變量 u，并返回了它的地址。由于 u 的引用在函數外部被使用（即在 `main` 函數中），所以會發(fā)生逃逸。編譯器會將 u 分配在堆上，而不是棧上。檢測結果如下：

./main.go:15:6: can inline getUser
./main.go:11:16: inlining call to getUser
./main.go:12:13: inlining call to fmt.Println
./main.go:12:13: ... argument does not escape
./main.go:12:18: user.Name escapes to heap
./main.go:16:2: moved to heap: u