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Golang內存泄漏場景以及解決方案詳析_Golang

作者:8023之永恒 ? 更新時間: 2023-02-25 編程語言

1、字符串截取

func main() {
	var str0 = "12345678901234567890"
	str1 := str0[:10]
}

以上代碼,會有10字節的內存泄漏,我們知道,str0和str1底層共享內存,只要str1一直活躍,str0?就不會被回收,10字節的內存被使用,剩下的10字節內存就造成了臨時性的內存泄漏,直到str1不再活躍

如果str0足夠大,str1截取足夠小,或者在高并發場景中頻繁使用,那么可想而知,會造成臨時性內存泄漏,對性能產生極大影響。

解決方案1:string to []byte, []byte to string

func main() {
	var str0 = "12345678901234567890"
	str1 := string([]byte(str0[:10]))
}

將需要截取的部分先轉換成[]byte,再轉換成string,但是這種方式會產生兩個10字節的臨時變量,string轉換[]byte時產生一個10字節臨時變量,[]byte轉換string時產生一個10字節的臨時變量

解決方案2

func main() {
	var str0 = "12345678901234567890"
	str1 := (" " + str0[:10])[1:]
}

這種方式仍舊會產生1字節的浪費?

解決方案3:strings.Builder

func main() {
	var str0 = "12345678901234567890"
	var builder strings.Builder
	builder.Grow(10)
	builder.WriteString(str0[:10])
	str1 := builder.String()
}

這種方式的缺點就是代碼量過多

解決方案4:strings.Repeat

func main() {
	var str0 = "12345678901234567890"
	str1 := strings.Repeat(str0[:10], 1)
}

這種方式底層還是用到了strings.Builder,優點就是將方案3進行了封裝,代碼量得到了精簡

2、切片截取引起子切片內存泄漏

func main() {
	var s0 = []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
	s1 := s0[:5]
}

這種情況與字符串截取引起的內存泄漏情況類似,s1活躍情況下,造成s0中部分內存泄漏

解決方案:append

func main() {
	var s0 = []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
	s1 := append(s0[:0:0], s0[:5]...)
}

?append為內置函數,go源碼src/builtin/builtin.go中釋義:

// The append built-in function appends elements to the end of a slice. If
// it has sufficient capacity, the destination is resliced to accommodate the
// new elements. If it does not, a new underlying array will be allocated.
// Append returns the updated slice. It is therefore necessary to store the
// result of append, often in the variable holding the slice itself:
//	slice = append(slice, elem1, elem2)
//	slice = append(slice, anotherSlice...)
// As a special case, it is legal to append a string to a byte slice, like this:
//	slice = append([]byte("hello "), "world"...)
func append(slice []Type, elems ...Type) []Type

3、沒有重置丟失的子切片元素中的指針

func main() {
	var s0 = []*int{new(int), new(int), new(int), new(int), new(int)}
	s1 := s0[1:3]
}

原切片元素為指針類型,原切片被截取后,丟失的子切片元素中的指針元素未被置空,導致內存泄漏

解決方案:元素置空?

func main() {
	var s0 = []*int{new(int), new(int), new(int), new(int), new(int)}
	s0[0], s0[3], s0[4] = nil, nil, nil
	s1 := s0[1:3]
}

4、函數數組傳參

Go數組是值類型,賦值和函數傳參都會復制整個數組

func main() {
	var arrayA = [3]int{1, 2, 3}
	var arrayB = [3]int{}
	arrayB = arrayA
	fmt.Printf("arrayA address: %p, arrayA value: %+v\n", &arrayA, arrayA)
	fmt.Printf("arrayB address: %p, arrayB value: %+v\n", &arrayB, arrayB)
	array(arrayA)
}
 
func array(array [3]int) {
	fmt.Printf("array address: %p, array value: %+v\n", &array, array)
}

?打印結果:

arrayA address: 0xc0000ae588, arrayA value: [1 2 3]
arrayB address: 0xc0000ae5a0, arrayB value: [1 2 3]
array address: 0xc0000ae5e8, array value: [1 2 3]

可以看到,三條打印的地址都不相同,說明數組是值傳遞的,這會導致什么問題呢?

如果我們在函數傳參的時候用到了數組傳參,且這個數組夠大(我們假設數組大小為100萬,64位機上消耗的內存約為800w字節,即8MB內存),或者該函數短時間內被調用N次,那么可想而知,會消耗大量內存,對性能產生極大的影響,如果短時間內分配大量內存,而又來不及GC,那么就會產生臨時性的內存泄漏,對于高并發場景相當可怕。

解決方案1:采用指針傳遞

func main() {
	var arrayA = [3]int{1, 2, 3}
	var arrayB = &arrayA
	fmt.Printf("arrayA address: %p, arrayA value: %+v\n", &arrayA, arrayA)
	fmt.Printf("arrayB address: %p, arrayB value: %+v\n", arrayB, *arrayB)
	arrayP(&arrayA)
}
 
func arrayP(array *[3]int) {
	fmt.Printf("array address: %p, array value: %+v\n", array, *array)
}

打印結果:?

arrayA address: 0xc00000e6a8, arrayA value: [1 2 3]
arrayB address: 0xc00000e6a8, arrayB value: [1 2 3]
array address: 0xc00000e6a8, array value: [1 2 3]

可以看到,三條打印的地址相同,說明指針是引用傳遞的?,三個數組指向的都是同一塊內存,就算數組很大,或者函數短時間被調用N次,也不會產生額外的內存開銷,這樣會不會有隱患呢?

有,如果arrayA的指針地址發生變化,那么,arrayB和函數內array的指針地址也隨之改變,稍不注意,容易發生bug

解決方案2:利用切片可以很好的解決以上兩個問題

func main() {
	var arrayA = [3]int{1, 2, 3}
	var arrayB = arrayA[:]
	fmt.Printf("arrayA address: %p, arrayA value: %+v\n", &arrayA, arrayA)
	fmt.Printf("arrayB address: %p, arrayB value: %+v\n", &arrayB, arrayB)
	arrayS(arrayB)
}
 
func arrayS(array []int) {
	fmt.Printf("array address: %p, array value: %+v\n", &array, array)
}

打印結果:

arrayA address: 0xc00000e6a8, arrayA value: [1 2 3]
arrayB address: 0xc0000040d8, arrayB value: [1 2 3]
array address: 0xc000004108, array value: [1 2 3]

?可以看到,三條打印的地址都不相同,而切片本身是一個引用類型,arrayA和arrayB底層共享內存,不會產生額外內存開銷,而且arrayA的指針地址發生改變,arrayB的指針地址也不會改變,切片的數據結構如下:

type slice struct {
	array unsafe.Pointer
	len   int
	cap   int
}

5、goroutine

“Go里面10次內存泄漏有9次都是goroutine泄漏引起的”

有些編碼不當的情況下,goroutine被長期掛住,導致該協程中的內存也無法被釋放,就會造成永久性的內存泄漏。例如協程結束時協程中的channel沒有關閉,導致一直阻塞;例如協程中有死循環;等等

我們來看下

func main() {
	ticker := time.NewTicker(time.Second * 1)
	for {
		<-ticker.C
		ch := make(chan int)
		go func() {
			for i := 0; i < 100; i++ {
				ch <- i
			}
		}()
 
		for v := range ch {
			if v == 50 {
				break
			}
		}
	}
}

將代碼運行起來,并利用pprof工具,在web輸入http://localhost/debug/pprof/,我們可以看到,goroutine的數量隨著時間在不斷的增加,而且絲毫沒有減少的跡象

?這是因為break的時候,協程中的channel并沒有關閉,導致協程一直存活,無法被回收

解決方案:

func main() {
	ticker := time.NewTicker(time.Second * 1)
	for {
		<-ticker.C
		cxt, cancel := context.WithCancel(context.Background())
		ch := make(chan int)
		go func(cxt context.Context) {
			for i := 0; i < 100; i++ {
				select {
				case <-cxt.Done():
					return
				case ch <- i:
				}
			}
		}(cxt)
 
		for v := range ch {
			if v == 50 {
				cancel()
				break
			}
		}
	}
}

利用context,在break之前cancel,目的就是通知協程退出,這樣就避免了goroutine泄漏?

6、定時器

1)time.After

func main() {
	ch := make(chan int)
	go func() {
		for {
			timerC := time.After(100 * time.Second)
			//timerC 每次都是重新創建的,什么意思呢?簡單說來,當 select 成功監聽 ch 并進入它的處理分支,下次循環 timerC 重新創建了,時間肯定就重置了。
			select {
			//如果有多個 case 都可以運行,select 會隨機公平選擇出一個執行。其余的則不會執行
			case num := <-ch:
				fmt.Println("get num is", num)
			case <-timerC:
				//等價于 case <-time.After(100 * time.Second)
				fmt.Println("time's up!!!")
				//done<-true
			}
		}
	}()
 
	for i := 1; i < 100000; i++ {
		ch <- i
		time.Sleep(time.Millisecond)
	}
}

?以上代碼會造成內存泄漏,time.After底層實現是一個timer,而定時器未到觸發時間,該定時器不會被gc回收,從而導致臨時性的內存泄漏,而如果定時器一直在創建,那么就造成了永久性的內存泄漏了。

解決方案:采用timer定時器

func main() {
	ch := make(chan int)
	go func() {
		timer := time.NewTimer(100 * time.Second)
		defer timer.Stop()
		for {
			timer.Reset(100 * time.Second)
			select {
			case num := <-ch:
				fmt.Println("get num is", num)
			case <-timer.C:
				fmt.Println("time's up!!!")
			}
		}
	}()
 
	for i := 1; i < 100000; i++ {
		ch <- i
		time.Sleep(time.Millisecond)
	}
}

?創建timer定時器,每次需要啟動定時器的時候,使用Reset方法重置定時器,這樣就不用每次都要創建新的定時器了

2)timer、ticker

在高并發、高性能場景中,使用time.NewTimer或者time.NewTicker定時器,都需要注意及時調用Stop方法來及時釋放資源,否則可能造成臨時性或者永久性的內存泄漏。

總結

原文鏈接:https://blog.csdn.net/m0_37290103/article/details/116493163

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