go语言malloc Go语言面试题

驳狗屎文 "我为什么放弃Go语言

此篇文章流传甚广, 其实里面没啥干货， 而且里面很多观点是有问题的. 这个文章在 golang-china 很早就讨论过了.

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最近因为 Rust 1.0 和 1.1 的发布, 导致这个文章又出来毒害读者.

所以写了这篇反驳文章, 指出其中的问题.

有好几次，当我想起来的时候，总是会问自己：我为什么要放弃Go语言？这个决定是正确的吗？是明智和理性的吗？其实我一直在认真思考这个问题。

开门见山地说，我当初放弃Go语言（golang），就是因为两个“不爽”：第一，对Go语言本身不爽；第二，对Go语言社区里的某些人不爽。毫无疑问，这是非常主观的结论。但是我有足够详实的客观的论据，用以支撑这个看似主观的结论。

文末附有本文更新日志。

确实是非常主观的结论, 因为里面有不少有问题的观点(用来忽悠Go小白还行).

第0节：我的Go语言经历

先说说我的经历吧，以避免被无缘无故地当作Go语言的低级黑。

2009年底，Go语言（golang）第一个公开版本发布，笼罩着“Google公司制造”的光环，吸引了许多慕名而来的尝鲜者，我（Liigo）也身居其中，笼统的看了一些Go语言的资料，学习了基础的教程，因对其语法中的分号和花括号不满，很快就遗忘掉了，没拿它当一回事。

在2009年Go刚发布时, 确实是因为“Google公司制造”的光环而吸引了(包括文章作者和诸多IT记者)很多低级的尝鲜者.

还好, 经过5年的发展, 这些纯粹因为光环来的投机者所剩已经不多了(Google趋势).

目前, 真正的Go用户早就将Go用于实际的生产了.

说到 其语法中的分号和花括号不满, 我想说这只是你的 个人主观感受, 还有很多人对Go的分号和花括号很满意,

包括水果公司的的 Swift 的语言设计者也很满意这种风格(Swift中的分号和花括号和Go基本相同).

如果只谈 个人主观感受, 我也可以说 Rust 的 fn 缩写也很蛋疼!

两年之后，2011年底，Go语言发布1.0的计划被提上日程，相关的报道又多起来，我再次关注它，重新评估之后决定深入参与Go语言。我订阅了其users、nuts、dev、commits等官方邮件组，坚持每天阅读其中的电子邮件，以及开发者提交的每一次源代码更新，给Go提交了许多改进意见，甚至包括修改Go语言编译器源代码直接参与开发任务。如此持续了数月时间。

这个到是事实, 在 golang-china 有不少吵架的帖子, 感兴趣的可以去挖下, 我就不展开说了.

到2012年初，Go 1.0发布，语言和标准库都已经基本定型，不可能再有大幅改进，我对Go语言未能在1.0定型之前更上一个台阶、实现自我突破，甚至带着诸多明显缺陷走向1.0，感到非常失望，因而逐渐疏远了它（所以Go 1.0之后的事情我很少关心）。后来看到即将发布的Go 1.1的Release Note，发现语言层面没有太大改变，只是在库和工具层面有所修补和改进，感到它尚在幼年就失去成长的动力，越发失望。外加Go语言社区里的某些人，其中也包括Google公司负责开发Go语言的某些人，其态度、言行，让我极度厌恶，促使我决绝地离弃Go语言。

真的不清楚楼主说的可以在 Go1.0 之前短时间内能实现的 重大改进和诸多明显缺陷 是什么.

如果是楼主说前面的 其语法中的分号和花括号不满 之类的重大改进, 我只能说这只是你的 个人主观感受 而已,

你的很多想法只能说服你自己, 没办法说服其他绝大部分人(不要以为像C++或Rust那样什么特性都有就NB了, 各种NB特性加到一起只能是 要你命3000, 而绝对不会是什么 银弹).

Go 1.1的Release Note，发现语言层面没有太大改变. 语言层没有改变是是因为 Go1 作出的向后兼容的承诺. 对于工业级的语言来说, Go1 这个只能是优点. 如果连语言层在每个版本都会出现诸多大幅改进, 那谁还敢用Go语言来做生产开发呢(我承认Rust的改动很大胆, 但也说明了Rust还处于比较幼稚和任性的阶段)?

说 Go语言社区里的某些人固执 的观点我是同意的. 但是这些 固执 的人是可以讲道理的, 但是他们对很多东西的要求很高(特别是关于Go的设计哲学部分).

只要你给的建议有依据(语言的设计哲学是另外一回事情), 他们绝对不会盲目的拒绝(只是讨论的周期会比较长).

关于楼主提交的给Go文件添加BOM的文章, 需要补充说明下.

在Go1.0发布的时候, Go语言的源文件(.go)明确要求必须是UTF8编码的, 而且是无BOM的UTF8编码的.

注意: 这个 无BOM的UTF8编码 的限制仅仅是 针对 Go语言的源文件(.go).

这个限制并不是说不允许用户处理带BOM的UTF8的txt文件!

我觉得对于写Go程序来说, 这个限制是没有任何问题的, 到目前为止, 我还从来没有使用过带BOM的.go文件.

不仅是因为带BOM的.go文件没有太多的意义, 而且有很多的缺陷.

BOM的原意是用来表示编码是大端还是小端的, 主要用于UTF16和UTF32. 对于 UTF8 来说, BOM 没有任何存在的意义(正是Go的2个作者发明了UTF8, 彻底解决了全球的编码问题).

但是, 在现实中, 因为MS的txt记事本, 对于中文环境会将txt(甚至是C/C++源文件)当作GBK编码(GBK是个烂编码),

为了区别到底是GBK还是UTF8, MS的记事本在前面加了BOM这个垃圾(被GBK占了茅坑), 这里的bom已经不是表示字节序本意了. 不知道有没有人用ms的记事本写网页, 然后生成一个带bom的utf8网页肯定很有意思.

这是MS的记事本的BUG: 它不支持生成无BOM的UTF8编码的文本文件!

这些是现实存在的带BOM的UTF8编码的文本文件, 但是它们肯定都不是Go语言源文件!

所以说, Go语言的源文件即使强制限制了无BOM的UTF8编码要求, 也是没有任何问题的(而且我还希望有这个限制).

虽然后来Go源文件接受带BOM的UTF8了, 但是运行 go fmt 之后, 还是会删除掉BOM的(因为BOM就是然并卵). 也就是说 带 BOM 的 Go 源文件是不符合 Go语言的编码风格的, go fmt 会强制删除 BOM 头.

前面说了BOM是MS带来的垃圾, 但是BOM的UTF8除了然并卵之外还有很多问题, 因为BOM在string的开头嵌入了垃圾,

导致正则表达式, string的链接运算等操作都被会被BOM这个垃圾所污染. 对于.go语言, 即使代码完全一样, 有BOM和无BOM会导致文件的MD5之类的校验码不同.

所以, 我觉得Go用户不用纠结BOM这个无关紧要的东西.

在上一个10年，我（Liigo）在我所属的公司里，深度参与了两个编程语言项目的开发。我想，对于如何判断某个编程语言的优劣，或者说至少对于如何判断某个编程语言是否适合于我自己，我应该还是有一点发言权的。

第1节：我为什么对Go语言不爽？

Go语言有很多让我不爽之处，这里列出我现在还能记起的其中一部分，排名基本上不分先后。读者们耐心地看完之后，还能淡定地说一句“我不在乎”吗？

1.1 不允许左花括号另起一行

关于对花括号的摆放，在C语言、C++、Java、C#等社区中，十余年来存在持续争议，从未形成一致意见。在我看来，这本来就是主观倾向很重的抉择，不违反原则不涉及是非的情况下，不应该搞一刀切，让程序员或团队自己选择就足够了。编程语言本身强行限制，把自己的喜好强加给别人，得不偿失。无论倾向于其中任意一种，必然得罪与其对立的一群人。虽然我现在已经习惯了把左花括号放在行尾，但一想到被禁止其他选择，就感到十分不爽。Go语言这这个问题上，没有做到“团结一切可以团结的力量”不说，还有意给自己树敌，太失败了。

我觉得Go最伟大的发明是 go fmt, 从此Go用户不会再有花括弧的位置这种无聊争论了(当然也少了不少灌水和上tiobe排名的机会).

是这优点, Swift 语言也使用和 Go 类似的风格(当然楼主也可能鄙视swift的作者).

1.2 编译器莫名其妙地给行尾加上分号

对Go语言本身而言，行尾的分号是可以省略的。但是在其编译器（gc）的实现中，为了方便编译器开发者，却在词法分析阶段强行添加了行尾的分号，反过来又影响到语言规范，对“怎样添加分号”做出特殊规定。这种变态做法前无古人。在左花括号被意外放到下一行行首的情况下，它自动在上一行行尾添加的分号，会导致莫名其妙的编译错误（Go 1.0之前），连它自己都解释不明白。如果实在处理不好分号，干脆不要省略分号得了；或者，Scala和JavaScript的编译器是开源的，跟它们学学怎么处理省略行尾分号可以吗？

又是楼主的 个人主观感受, 不过我很喜欢这个特性. Swift 语言也是类似.

1.3 极度强调编译速度，不惜放弃本应提供的功能

程序员是人不是神，编码过程中免不了因为大意或疏忽犯一些错。其中有一些，是大家集体性的很容易就中招的错误（Go语言里的例子我暂时想不起来，C++里的例子有“基类析构函数不是虚函数”）。这时候编译器应该站出来，多做一些检查、约束、核对性工作，尽量阻止常规错误的发生，尽量不让有潜在错误的代码编译通过，必要时给出一些警告或提示，让程序员留意。编译器不就是机器么，不就是应该多做脏活累活杂活、减少人的心智负担么？编译器多做一项检查，可能会避免数十万程序员今后多年内无数次犯同样的错误，节省的时间不计其数，这是功德无量的好事。但是Go编译器的作者们可不这么想，他们不愿意自己多花几个小时给编译器增加新功能，觉得那是亏本，反而减慢了编译速度。他们以影响编译速度为由，拒绝了很多对编译器改进的要求。典型的因噎废食。强调编译速度固然值得赞赏，但如果因此放弃应有的功能，我不赞成。

编译速度是很重要的, 如果编译速度够慢, 语言再好也不会有人使用的.

比如C/C++的增量编译/预编译头文件/并发编译都是为了提高编译速度.

Rust1.1 也号称 比 1.0 的编译时间减少了32% (注意: 不是运行速度).

当然, Go刚面世的时候, 编译速度是其中的一个设计目标.

不过我想楼主, 可能想说的是因为编译器自己添加分号而导致的编译错误的问题.

我觉得Go中 { 不能另起一行是语言特性, 如果修复这个就是引入了新的错误.

其他的我真想不起来还有哪些 调编译速度，不惜放弃本应提供的功能 (不要提泛型, 那是因为还没有好的设计).

1.4 错误处理机制太原始

在Go语言中处理错误的基本模式是：函数通常返回多个值，其中最后一个值是error类型，用于表示错误类型极其描述；调用者每次调用完一个函数，都需要检查这个error并进行相应的错误处理：if err != nil { /*这种代码写多了不想吐么*/ }。此模式跟C语言那种很原始的错误处理相比如出一辙，并无实质性改进。实际应用中很容易形成多层嵌套的if else语句，可以想一想这个编码场景：先判断文件是否存在，如果存在则打开文件，如果打开成功则读取文件，如果读取成功再写入一段数据，最后关闭文件，别忘了还要处理每一步骤中出现错误的情况，这代码写出来得有多变态、多丑陋？实践中普遍的做法是，判断操作出错后提前return，以避免多层花括号嵌套，但这么做的后果是，许多错误处理代码被放在前面突出的位置，常规的处理逻辑反而被掩埋到后面去了，代码可读性极差。而且，error对象的标准接口只能返回一个错误文本，有时候调用者为了区分不同的错误类型，甚至需要解析该文本。除此之外，你只能手工强制转换error类型到特定子类型（静态类型的优势没了）。至于panic - recover机制，致命的缺陷是不能跨越库的边界使用，注定是一个半成品，最多只能在自己的pkg里面玩一玩。Java的异常处理虽然也有自身的问题（比如Checked Exceptions），但总体上还是比Go的错误处理高明很多。

话说, 软件开发都发展了半个世纪, 还是无实质性改进. 不要以为弄一个异常的语法糖就是革命了.

我只能说错误和异常是2个不同的东西, 将所有错误当作异常那是SB行为.

正因为有异常这个所谓的银弹, 导致很多等着别人帮忙擦屁股的行为(注意 shit 函数抛出的绝对不会是一种类型的 shit, 而被其间接调用的各种 xxx_shit 也可能抛出各种类型的异常, 这就导致 catch 失控了):

int main() {

try {

shit();

} catch( /* 到底有几千种 shit ? */) {

...

}

}

Go的建议是 panic - recover 不跨越边界, 也就是要求正常的错误要由pkg的处理掉.

这是负责任的行为.

再说Go是面向并发的编程语言, 在海量的 goroutine 中使用 try/catch 是不是有一种不伦不类的感觉呢?

1.5 垃圾回收器（GC）不完善、有重大缺陷

在Go 1.0前夕，其垃圾回收器在32位环境下有内存泄漏，一直拖着不肯改进，这且不说。Go语言垃圾回收器真正致命的缺陷是，会导致整个进程不可预知的间歇性停顿。像某些大型后台服务程序，如游戏服务器、APP容器等，由于占用内存巨大，其内存对象数量极多，GC完成一次回收周期，可能需要数秒甚至更长时间，这段时间内，整个服务进程是阻塞的、停顿的，在外界看来就是服务中断、无响应，再牛逼的并发机制到了这里统统失效。垃圾回收器定期启动，每次启动就导致短暂的服务中断，这样下去，还有人敢用吗？这可是后台服务器进程，是Go语言的重点应用领域。以上现象可不是我假设出来的，而是事实存在的现实问题，受其严重困扰的也不是一家两家了（2013年底ECUG Con 2013，京东的刘奇提到了Go语言的GC、defer、标准库实现是性能杀手，最大的痛苦是GC；美团的沈锋也提到Go语言的GC导致后台服务间隔性停顿是最大的问题。更早的网络游戏仙侠道开发团队也曾受Go垃圾回收的沉重打击）。在实践中，你必须努力减少进程中的对象数量，以便把GC导致的间歇性停顿控制在可接受范围内。除此之外你别无选择（难道你还想自己更换GC算法、甚至砍掉GC？那还是Go语言吗？）。跳出圈外，我近期一直在思考，一定需要垃圾回收器吗？没有垃圾回收器就一定是历史的倒退吗？（可能会新写一篇博客文章专题探讨。）

这是说的是32位系统, 这绝对不是Go语言的重点应用领域!! 我可以说Go出生就是面向64位系统和多核心CPU环境设计的. (再说 Rust 目前好像还不支持 XP 吧, 这可不可以算是影响巨大?)

32位当时是有问题, 但是对实际生产影响并不大(请问楼主还是在用32位系统吗, 还只安装4GB的内存吗). 如果是8位单片机环境, 建议就不要用Go语言了, 直接C语言好了.

而且这个问题早就不存在了(大家可以去看Go的发布日志).

Go的出生也就5年时间, GC的完善和改进是一个持续的工作, 2015年8月将发布的 Go1.5将采用并行GC.

关于GC的被人诟病的地方是会导致卡顿, 但是我以为这个主要是因为GC的实现还不够完美而导致的.

如果是完美的并发和增量的GC, 那应该不会出现大的卡顿问题的.

当然, 如果非要实时性, 那用C好了(实时并不表示性能高, 只是响应时间可控).

对于Rust之类没有GC的语言来说, 想很方便的开发并发的后台程序那几乎是不可能的.

不要总是吹Rust能代替底层/中层/上层的开发, 我们要看有谁用Rust真的做了什么.

1.6 禁止未使用变量和多余import

Go编译器不允许存在被未被使用的变量和多余的import，如果存在，必然导致编译错误。但是现实情况是，在代码编写、重构、调试过程中，例如，临时性的注释掉一行代码，很容易就会导致同时出现未使用的变量和多余的import，直接编译错误了，你必须相应的把变量定义注释掉，再翻页回到文件首部把多余的import也注释掉，……等事情办完了，想把刚才注释的代码找回来，又要好几个麻烦的步骤。还有一个让人蛋疼的问题，编写数据库相关的代码时，如果你import某数据库驱动的pkg，它编译给你报错，说不需要import这个未被使用的pkg；但如果你听信编译器的话删掉该import，编译是通过了，运行时必然报错，说找不到数据库驱动；你看看程序员被折腾的两边不是人，最后不得不请出大神：import _。对待这种问题，一个比较好的解决方案是，视其为编译警告而非编译错误。但是Go语言开发者很固执，不容许这种折中方案。

这个问题我只能说楼主的吐槽真的是没水平.

为何不使用的是错误而不是警告? 这是为了将低级的bug消灭在编译阶段(大家可以想下C/C++的那么多警告有什么卵用).

而且, import 即使没有使用的话, 也是用副作用的, 因为 import 会导致 init 和全局变量的初始化.

如果某些代码没有使用, 为何要执行 init 这些初始化呢?

如果是因为调试而添加的变量, 那么调试完删除不是很正常的要求吗?

如果是因为调试而要导入fmt或log之类的包, 删除调试代码后又导致 import 错误的花,

楼主难道不知道在一个独立的文件包装下类似的辅助调试的函数吗?

import (

"fmt"

"log"

)

func logf(format string, a ...interface{}) {

file, line := callerFileLine()

fmt.Fprintf(os.Stderr, "%s:%d: ", file, line)

fmt.Fprintf(os.Stderr, format, a...)

}

func fatalf(format string, a ...interface{}) {

file, line := callerFileLine()

fmt.Fprintf(os.Stderr, "%s:%d: ", file, line)

fmt.Fprintf(os.Stderr, format, a...)

os.Exit(1)

}

import _ 是有明确行为的用法, 就是为了执行包中的 init 等函数(可以做某些注册操作).

将警告当作错误是Go的一个哲学, 当然在楼主看来这是白痴做法.

1.7 创建对象的方式太多令人纠结

创建对象的方式，调用new函数、调用make函数、调用New方法、使用花括号语法直接初始化结构体，你选哪一种？不好选择，因为没有一个固定的模式。从实践中看，如果要创建一个语言内置类型（如channel、map）的对象，通常用make函数创建；如果要创建标准库或第三方库定义的类型的对象，首先要去文档里找一下有没有New方法，如果有就最好调用New方法创建对象，如果没有New方法，则退而求其次，用初始化结构体的方式创建其对象。这个过程颇为周折，不像C++、Java、C#那样直接new就行了。

C++的new是狗屎. new导致的问题是构造函数和普通函数的行为不一致, 这个补丁特性真的没啥优越的.

我还是喜欢C语言的 fopen 和 malloc 之类构造函数, 构造函数就是普通函数, Go语言中也是这样.

C++中, 除了构造不兼容普通函数, 析构函数也是不兼容普通函数. 这个而引入的坑有很多吧.

1.8 对象没有构造函数和析构函数

没有构造函数还好说，毕竟还有自定义的New方法，大致也算是构造函数了。没有析构函数就比较难受了，没法实现RAII。额外的人工处理资源清理工作，无疑加重了程序员的心智负担。没人性啊，还嫌我们程序员加班还少吗？C++里有析构函数，Java里虽然没有析构函数但是有人家finally语句啊，Go呢，什么都没有。没错，你有个defer，可是那个defer问题更大，详见下文吧。

defer 可以覆盖析构函数的行为, 当然 defer 还有其他的任务. Swift2.0 也引入了一个简化版的 defer 特性.

1.9 defer语句的语义设定不甚合理

Go语言设计defer语句的出发点是好的，把释放资源的“代码”放在靠近创建资源的地方，但把释放资源的“动作”推迟（defer）到函数返回前执行。遗憾的是其执行时机的设置似乎有些不甚合理。设想有一个需要长期运行的函数，其中有无限循环语句，在循环体内不断的创建资源（或分配内存），并用defer语句确保释放。由于函数一直运行没有返回，所有defer语句都得不到执行，循环过程中创建的大量短暂性资源一直积累着，得不到回收。而且，系统为了存储defer列表还要额外占用资源，也是持续增加的。这样下去，过不了多久，整个系统就要因为资源耗尽而崩溃。像这类长期运行的函数，http.ListenAndServe()就是典型的例子。在Go语言重点应用领域，可以说几乎每一个后台服务程序都必然有这么一类函数，往往还都是程序的核心部分。如果程序员不小心在这些函数中使用了defer语句，可以说后患无穷。如果语言设计者把defer的语义设定为在所属代码块结束时（而非函数返回时）执行，是不是更好一点呢？可是Go 1.0早已发布定型，为了保持向后兼容性，已经不可能改变了。小心使用defer语句！一不小心就中招。

前面说到 defer 还有其他的任务, 也就是 defer 中执行的 recover 可以捕获 panic 抛出的异常.

还有 defer 可以在 return 之后修改命名的返回值.

上面2个工作要求 defer 只能在函数退出时来执行.

楼主说的 defer 是类似 Swift2.0 中 defer 的行为, 但是 Swift2.0 中 defer 是没有前面2个特性的.

Go中的defer是以函数作用域作为触发的条件的, 是会导致楼主说的在 for 中执行的错误用法(哪个语言没有坑呢?).

不过 for 中 局部 defer 也是有办法的 (Go中的defer是以函数作用域):

for {

func(){

f, err := os.Open(...)

defer f.Close()

}()

}

在 for 中做一个闭包函数就可以了. 自己不会用不要怪别人没告诉你.

1.10 许多语言内置设施不支持用户定义的类型

for in、make、range、channel、map等都仅支持语言内置类型，不支持用户定义的类型(?)。用户定义的类型没法支持for in循环，用户不能编写像make、range那样“参数类型和个数”甚至“返回值类型和个数”都可变的函数，不能编写像channel、map那样类似泛型的数据类型。语言内置的那些东西，处处充斥着斧凿的痕迹。这体现了语言设计的局限性、封闭性、不完善，可扩展性差，像是新手作品——且不论其设计者和实现者如何权威。延伸阅读：Go语言是30年前的陈旧设计思想，用户定义的东西几乎都是二等公民（Tikhon Jelvis）。

说到底, 这个是因为对泛型支持的不完备导致的.

Go语言是没啥NB的特性, 但是Go的特性和工具组合在一起就是好用.

这就是Go语言NB的地方.

1.11 没有泛型支持，常见数据类型接口丑陋

没有泛型的话，List、Set、Tree这些常见的基础性数据类型的接口就只能很丑陋：放进去的对象是一个具体的类型，取出来之后成了无类型的interface{}（可以视为所有类型的基础类型），还得强制类型转换之后才能继续使用，令人无语。Go语言缺少min、max这类函数，求数值绝对值的函数abs只接收/返回双精度小数类型，排序接口只能借助sort.Interface无奈的回避了被比较对象的类型，等等等等，都是没有泛型导致的结果。没有泛型，接口很难优雅起来。Go开发者没有明确拒绝泛型，只是说还没有找到很好的方法实现泛型（能不能学学已经开源的语言呀）。现实是，Go 1.0已经定型，泛型还没有，那些丑陋的接口为了保持向后兼容必须长期存在着。

Go有自己的哲学, 如果能有和目前哲学不冲突的泛型实现, 他们是不会反对的.

如果只是简单学学(或者叫抄袭)已经开源的语言的语法, 那是C++的设计风格(或者说C++从来都是这样设计的, 有什么特性就抄什么), 导致了各种脑裂的编程风格.

编译时泛型和运行时泛型可能是无法完全兼容的, 看这个例子:

type AdderT interface {

Add(a, b T) T

}

Golang|切片原理

在Golang语言开发过程中，我们经常会用到数组和切片数据结构，数组是固定长度的，而切片是可以扩张的数组，那么切片底层到底有什么不同？接下来我们来详细分析一下内部实现。

首先我们来看一下数据结构

这里的array其实是指向切片管理的内存块首地址，而len就是切片的实际使用大小，cap就是切片的容量。

我们可以通过下面的代码输出slice：

这么分析下来，我们可以了解如下内容：

使用一个切片通常有两种方法：

另一种是slice = make([]int, len, cap)这种方法，称为分配内存。

创建一个slice，实质上是在分配内存。

这里跟一下细节，math.MulUintptr是基于底层的指针计算乘法的，这样计算不会导致超出int大小，这个方法在后面会经常用到。

同样，对于int64的长度，也有对应的方法

而实际分配内存的操作调用mallocgc这个分配内存的函数，这个函数以后再分析。

我们了解切片和数组最大的不同就是切片能够自动扩容，接下来看看切片是如何扩容的

这里可以看到，growslice是返回了一个新的slice，也就是说如果发生了扩容，会发生拷贝。

所以我们在使用过程中，如果预先知道容量，可以预先分配好容量再使用，能提高运行效率。

copy这个函数在内部实现为slicecopy

还有关于字符串的拷贝

这里显示了可以把string拷贝成[]byte，不能把[]byte拷贝成string。

1、切片的数据结构是 array内存地址，len长度，cap容量

2、make的时候需要注意 容量 * 长度 分配的内存大小要小于264，并且要小于可分配的内存量，同时长度不能大于容量。

3、内存增长的过程：

4、当发生内存扩容时，会发生拷贝数据的现象，影响程序运行的效率，如果可以，要先分配好指定的容量

5、关于拷贝，可以把string拷贝成[]byte，不能把[]byte拷贝成string。

golang是自动释放内存吗

golang是一门自带垃圾回收的语言，它的内存分配器和tmalloc(thread-caching malloc)很像，大多数情况下是不需要用户自己管理内存的。最近了解了一下golang内存管理，写出来分享一下，不正确的地方请大佬们指出。

1.内存池:

应该有一个主要管理内存分配的部分，向系统申请大块内存，然后进行管理和分配。

2.垃圾回收:

当分配的内存使用完之后，不直接归还给系统，而是归还给内存池，方便进行下一次复用。至于垃圾回收选择标记回收，还是分代回收算法应该符合语言设计初衷吧。

3.大小切分:

使用单独的数组或者链表，把需要申请的内存大小向上取整，直接从这个数组或链表拿出对应的大小内存块，方便分配内存。大的对象以页申请内存，小的对象以块来申请，避免内存碎片，提高内存使用率。

4.多线程管理:

每个线程应该有自己的内存块，这样避免同时访问共享区的时候加锁，提升语言的并发性，线程之间通信使用消息队列的形式，一定不要使用共享内存的方式。提供全局性的分配链，如果线程内存不够用了，可向分配链申请内存。

这样的内存分配设计涵盖了大部分语言的，上面的想法其实是把golang语言内存分配抽象出来。其实Java语言也可以以同样的方式理解。内存池就是JVM堆，主要负责申请大块内存；多线程管理方面是使用栈内存，每个线程有自己独立的栈内存进行管理。

golang内存分配器

golang内存分配器主要包含三个数据结构:MHeap,MCentral以及MCache

1.MHeap:分配堆，主要是负责向系统申请大块的内存，为下层MCentral和MCache提供内存服务。他管理的基本单位是MSpan(若干连续内存页的数据结构)

type MSpan struct

{

MSpan   *next;

MSpan   *prev;

PageId  start;  // 开始的页号

uintptr   npages; // 页数

…..

};

可以看出MSpan是一个双端链表的形式，里面存储了它的一些位置信息。

通过一个基地址+(页号*页大小)，就可以定位到这个MSpan的实际内存空间。

type MHeap struct

{

lock  mutex;

free  [_MaxMHeapList] mSpanList  // free lists of given length

freelarge mSpanList   // free lists length = _MaxMHeapList

busy  [_MaxMHeapList] mSpanList   // busy lists of large objects of given length

busylarge mSpanList

};

free数组以span为序号管理多个链表。当central需要时，只需从free找到页数合适的链表。large链表用于保存所有超出free和busy页数限制的MSpan。

MHeap示意图：

2.MCache:运行时分配池，不针对全局，而是每个线程都有自己的局部内存缓存MCache，他是实现goroutine高并发的重要因素，因为分配小对象可直接从MCache中分配，不用加锁，提升了并发效率。

type MCache struct

{

tiny   byte*;  // Allocator cache for tiny objects w/o pointers.

tinysize   uintptr;

alloc[NumSizeClasses] MSpan*;  // spans to allocate from

};

尽可能将微小对象组合到一个tiny块中，提高性能。

alloc[]用于分配对象，如果没有了，则可以向对应的MCentral获取新的Span进行操作。

线程中分配小对象(16~32K)的过程：

对于

size 介于 16 ~ 32K byte 的内存分配先计算应该分配的 sizeclass，然后去 mcache 里面

alloc[sizeclass] 申请，如果 mcache.alloc[sizeclass] 不足以申请，则 mcache 向 mcentral

申请mcentral 给 mcache 分配完之后会判断自己需不需要扩充，如果需要则想 mheap 申请。

每个线程内申请内存是逐级向上的，首先看MCache是否有足够空间，没有就像MCentral申请，再没有就像MHeap，MHeap向系统申请内存空间。

3.MCentral:作为MHeap和MCache的承上启下的连接。承上，从MHeap申请MSpan；启下，将MSpan划分为各种尺寸的对象提供给MCache使用。

type MCentral struct

{

lock mutex;

sizeClass int32;

noempty mSpanList;

empty mSpanList;

int32 nfree;

……

};

type mSpanList struct {

first *mSpan

last  *mSpan

};

sizeclass: 也有成员 sizeclass，用于将MSpan进行切分。

lock: 因为会有多个 P 过来竞争。

nonempty: mspan 的双向链表，当前 mcentral 中可用的 mSpan list。

empty: 已经被使用的，可以认为是一种对所有 mSpan 的 track。MCentral存在于MHeap内。

给对象 object 分配内存的主要流程：

1.object size 32K，则使用 mheap 直接分配。

2.object size 16 byte，使用 mcache 的小对象分配器 tiny 直接分配。 （其实 tiny 就是一个指针，暂且这么说吧。）

3.object size 16 byte size =32K byte 时，先使用 mcache 中对应的 size class 分配。

4.如果 mcache 对应的 size class 的 span 已经没有可用的块，则向 mcentral 请求。

5.如果 mcentral 也没有可用的块，则向 mheap 申请，并切分。

6.如果 mheap 也没有合适的 span，则想操作系统申请。

tcmalloc内存分配器介绍

tcmalloc(thread-caching mallo)是google推出的一种内存分配器。

具体策略：全局缓存堆和进程的私有缓存。

1.对于一些小容量的内存申请试用进程的私有缓存，私有缓存不足的时候可以再从全局缓存申请一部分作为私有缓存。

2.对于大容量的内存申请则需要从全局缓存中进行申请。而大小容量的边界就是32k。缓存的组织方式是一个单链表数组，数组的每个元素是一个单链表，链表中的每个元素具有相同的大小。

golang语言中MHeap就是全局缓存堆，MCache作为线程私有缓存。

在文章开头说过，内存池就是利用MHeap实现，大小切分则是在申请内存的时候就做了，同时MCache分配内存时，可以用MCentral去取对应的sizeClass，多线程管理方面则是通过MCache去实现。

总结:

1.MHeap是一个全局变量，负责向系统申请内存，mallocinit()函数进行初始化。如果分配内存对象大于32K直接向MHeap申请。

2.MCache线程级别管理内存池，关联结构体P，主要是负责线程内部内存申请。

3.MCentral连接MHeap与MCache的，MCache内存不够则向MCentral申请，MCentral不够时向MHeap申请内存。

（十一）golang 内存分析

编写过C语言程序的肯定知道通过malloc()方法动态申请内存，其中内存分配器使用的是glibc提供的ptmalloc2。 除了glibc，业界比较出名的内存分配器有Google的tcmalloc和Facebook的jemalloc。二者在避免内存碎片和性能上均比glic有比较大的优势，在多线程环境中效果更明显。

Golang中也实现了内存分配器，原理与tcmalloc类似，简单的说就是维护一块大的全局内存，每个线程(Golang中为P)维护一块小的私有内存，私有内存不足再从全局申请。另外，内存分配与GC（垃圾回收）关系密切，所以了解GC前有必要了解内存分配的原理。

为了方便自主管理内存，做法便是先向系统申请一块内存，然后将内存切割成小块，通过一定的内存分配算法管理内存。 以64位系统为例，Golang程序启动时会向系统申请的内存如下图所示：

预申请的内存划分为spans、bitmap、arena三部分。其中arena即为所谓的堆区，应用中需要的内存从这里分配。其中spans和bitmap是为了管理arena区而存在的。

arena的大小为512G，为了方便管理把arena区域划分成一个个的page，每个page为8KB,一共有512GB/8KB个页；

spans区域存放span的指针，每个指针对应一个page，所以span区域的大小为(512GB/8KB)乘以指针大小8byte = 512M

bitmap区域大小也是通过arena计算出来，不过主要用于GC。

span是用于管理arena页的关键数据结构，每个span中包含1个或多个连续页，为了满足小对象分配，span中的一页会划分更小的粒度，而对于大对象比如超过页大小，则通过多页实现。

根据对象大小，划分了一系列class，每个class都代表一个固定大小的对象，以及每个span的大小。如下表所示：

上表中每列含义如下：

class： class ID，每个span结构中都有一个class ID, 表示该span可处理的对象类型

bytes/obj：该class代表对象的字节数

bytes/span：每个span占用堆的字节数，也即页数乘以页大小

objects: 每个span可分配的对象个数，也即（bytes/spans）/（bytes/obj）waste

bytes: 每个span产生的内存碎片，也即（bytes/spans）%（bytes/obj）上表可见最大的对象是32K大小，超过32K大小的由特殊的class表示，该class ID为0，每个class只包含一个对象。

span是内存管理的基本单位,每个span用于管理特定的class对象, 跟据对象大小，span将一个或多个页拆分成多个块进行管理。src/runtime/mheap.go:mspan定义了其数据结构：

以class 10为例，span和管理的内存如下图所示：

spanclass为10，参照class表可得出npages=1,nelems=56,elemsize为144。其中startAddr是在span初始化时就指定了某个页的地址。allocBits指向一个位图，每位代表一个块是否被分配，本例中有两个块已经被分配，其allocCount也为2。next和prev用于将多个span链接起来，这有利于管理多个span，接下来会进行说明。

有了管理内存的基本单位span，还要有个数据结构来管理span，这个数据结构叫mcentral，各线程需要内存时从mcentral管理的span中申请内存，为了避免多线程申请内存时不断的加锁，Golang为每个线程分配了span的缓存，这个缓存即是cache。src/runtime/mcache.go:mcache定义了cache的数据结构

alloc为mspan的指针数组，数组大小为class总数的2倍。数组中每个元素代表了一种class类型的span列表，每种class类型都有两组span列表，第一组列表中所表示的对象中包含了指针，第二组列表中所表示的对象不含有指针，这么做是为了提高GC扫描性能，对于不包含指针的span列表，没必要去扫描。根据对象是否包含指针，将对象分为noscan和scan两类，其中noscan代表没有指针，而scan则代表有指针，需要GC进行扫描。mcache和span的对应关系如下图所示：

mchache在初始化时是没有任何span的，在使用过程中会动态的从central中获取并缓存下来，跟据使用情况，每种class的span个数也不相同。上图所示，class 0的span数比class1的要多，说明本线程中分配的小对象要多一些。

cache作为线程的私有资源为单个线程服务，而central则是全局资源，为多个线程服务，当某个线程内存不足时会向central申请，当某个线程释放内存时又会回收进central。src/runtime/mcentral.go:mcentral定义了central数据结构：

lock: 线程间互斥锁，防止多线程读写冲突

spanclass : 每个mcentral管理着一组有相同class的span列表

nonempty: 指还有内存可用的span列表

empty: 指没有内存可用的span列表

nmalloc: 指累计分配的对象个数线程从central获取span步骤如下：

将span归还步骤如下：

从mcentral数据结构可见，每个mcentral对象只管理特定的class规格的span。事实上每种class都会对应一个mcentral,这个mcentral的集合存放于mheap数据结构中。src/runtime/mheap.go:mheap定义了heap的数据结构：

lock： 互斥锁

spans: 指向spans区域，用于映射span和page的关系

bitmap：bitmap的起始地址

arena_start: arena区域首地址

arena_used: 当前arena已使用区域的最大地址

central: 每种class对应的两个mcentral

从数据结构可见，mheap管理着全部的内存，事实上Golang就是通过一个mheap类型的全局变量进行内存管理的。mheap内存管理示意图如下：

系统预分配的内存分为spans、bitmap、arean三个区域，通过mheap管理起来。接下来看内存分配过程。

针对待分配对象的大小不同有不同的分配逻辑：

(0, 16B) 且不包含指针的对象： Tiny分配

(0, 16B) 包含指针的对象：正常分配

[16B, 32KB] : 正常分配

(32KB, -) : 大对象分配其中Tiny分配和大对象分配都属于内存管理的优化范畴，这里暂时仅关注一般的分配方法。

以申请size为n的内存为例，分配步骤如下：

Golang内存分配是个相当复杂的过程，其中还掺杂了GC的处理，这里仅仅对其关键数据结构进行了说明，了解其原理而又不至于深陷实现细节。1、Golang程序启动时申请一大块内存并划分成spans、bitmap、arena区域

2、arena区域按页划分成一个个小块。

3、span管理一个或多个页。

4、mcentral管理多个span供线程申请使用

5、mcache作为线程私有资源，资源来源于mcentral。

Go 语言内存管理（三）：逃逸分析

Go 语言较之 C 语言一个很大的优势就是自带 GC 功能，可 GC 并不是没有代价的。写 C 语言的时候，在一个函数内声明的变量，在函数退出后会自动释放掉，因为这些变量分配在栈上。如果你期望变量的数据可以在函数退出后仍然能被访问，就需要调用 malloc 方法在堆上申请内存，如果程序不再需要这块内存了，再调用 free 方法释放掉。Go 语言不需要你主动调用 malloc 来分配堆空间，编译器会自动分析，找出需要 malloc 的变量，使用堆内存。编译器的这个分析过程就叫做逃逸分析。

所以你在一个函数中通过 dict := make(map[string]int) 创建一个 map 变量，其背后的数据是放在栈空间上还是堆空间上，是不一定的。这要看编译器分析的结果。

可逃逸分析并不是百分百准确的，它有缺陷。有的时候你会发现有些变量其实在栈空间上分配完全没问题的，但编译后程序还是把这些数据放在了堆上。如果你了解 Go 语言编译器逃逸分析的机制，在写代码的时候就可以有意识地绕开这些缺陷，使你的程序更高效。

Go 语言虽然在内存管理方面降低了编程门槛，即使你不了解堆栈也能正常开发，但如果你要在性能上较真的话，还是要掌握这些基础知识。

这里不对堆内存和栈内存的区别做太多阐述。简单来说就是， 栈分配廉价，堆分配昂贵。 栈空间会随着一个函数的结束自动释放，堆空间需要时间 GC 模块不断地跟踪扫描回收。如果对这两个概念有些迷糊，建议阅读下面 2 个文章：

这里举一个小例子，来对比下堆栈的差别：

stack 函数中的变量 i 在函数退出会自动释放；而 heap 函数返回的是对变量 i 的引用，也就是说 heap() 退出后，表示变量 i 还要能被访问，它会自动被分配到堆空间上。

他们编译出来的代码如下：

逻辑的复杂度不言而喻，从上面的汇编中可看到， heap() 函数调用了 runtime.newobject() 方法，它会调用 mallocgc 方法从 mcache 上申请内存，申请的内部逻辑前面文章已经讲述过。堆内存分配不仅分配上逻辑比栈空间分配复杂，它最致命的是会带来很大的管理成本，Go 语言要消耗很多的计算资源对其进行标记回收（也就是 GC 成本）。

Go 编辑器会自动帮我们找出需要进行动态分配的变量，它是在编译时追踪一个变量的生命周期，如果能确认一个数据只在函数空间内访问，不会被外部使用，则使用栈空间，否则就要使用堆空间。

我们在 go build 编译代码时，可使用 -gcflags '-m' 参数来查看逃逸分析日志。

以上面的两个函数为例，编译的日志输出是：

日志中的 i escapes to heap 表示该变量数据逃逸到了堆上。

需要使用堆空间，所以逃逸，这没什么可争议的。但编译器有时会将 不需要 使用堆空间的变量，也逃逸掉。这里是容易出现性能问题的大坑。网上有很多相关文章，列举了一些导致逃逸情况，其实总结起来就一句话：

多级间接赋值容易导致逃逸 。

这里的多级间接指的是，对某个引用类对象中的引用类成员进行赋值。Go 语言中的引用类数据类型有 func , interface , slice , map , chan , *Type(指针) 。

记住公式 Data.Field = Value ，如果 Data , Field 都是引用类的数据类型，则会导致 Value 逃逸。这里的等号 = 不单单只赋值，也表示参数传递。

根据公式，我们假设一个变量 data 是以下几种类型，相应的可以得出结论：

下面给出一些实际的例子：

如果变量值是一个函数，函数的参数又是引用类型，则传递给它的参数都会逃逸。

上例中 te 的类型是 func(*int) ，属于引用类型，参数 *int 也是引用类型，则调用 te(j) 形成了为 te 的参数(成员) *int 赋值的现象，即 te.i = j 会导致逃逸。代码中其他几种调用都没有形成 多级间接赋值 情况。

同理，如果函数的参数类型是 slice , map 或 interface{} 都会导致参数逃逸。

匿名函数的调用也是一样的，它本质上也是一个函数变量。有兴趣的可以自己测试一下。

只要使用了 Interface 类型(不是 interafce{} )，那么赋值给它的变量一定会逃逸。因为 interfaceVariable.Method() 先是间接的定位到它的实际值，再调用实际值的同名方法，执行时实际值作为参数传递给方法。相当于 interfaceVariable.Method.this = realValue

向 channel 中发送数据，本质上就是为 channel 内部的成员赋值，就像给一个 slice 中的某一项赋值一样。所以 chan *Type , chan map[Type]Type , chan []Type , chan interface{} 类型都会导致发送到 channel 中的数据逃逸。

这本来也是情理之中的，发送给 channel 的数据是要与其他函数分享的，为了保证发送过去的指针依然可用，只能使用堆分配。

可变参数如 func(arg ...string) 实际与 func(arg []string) 是一样的，会增加一层访问路径。这也是 fmt.Sprintf 总是会使参数逃逸的原因。

例子非常多，这里不能一一列举，我们只需要记住分析方法就好，即，2 级或更多级的访问赋值会 容易 导致数据逃逸。这里加上 容易 二字是因为随着语言的发展，相信这些问题会被慢慢解决，但现阶段，这个可以作为我们分析逃逸现象的依据。

下面代码中包含 2 种很常规的写法，但他们却有着很大的性能差距，建议自己想下为什么。

Benchmark 和 pprof 给出的结果:

熟悉堆栈概念可以让我们更容易看透 Go 程序的性能问题，并进行优化。

多级间接赋值会导致 Go 编译器出现不必要的逃逸，在一些情况下可能我们只需要修改一下数据结构就会使性能有大幅提升。这也是很多人不推荐在 Go 中使用指针的原因，因为它会增加一级访问路径，而 map , slice , interface{} 等类型是不可避免要用到的，为了减少不必要的逃逸，只能拿指针开刀了。

大多数情况下，性能优化都会为程序带来一定的复杂度。建议实际项目中还是怎么方便怎么写，功能完成后通过性能分析找到瓶颈所在，再对局部进行优化。