前言

在正式學習逃逸分析時，我們需要提前補充棧、堆、變量的聲明周期的概念。

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• 棧(stack)：在GO語言中，棧是調用棧(call stack) 的簡稱。在GO程序運行時，每一個Goroutine單獨維護一個自己的棧區，僅允許自己使用不能被其他Goroutine使用。一個棧通常包含許多棧幀（stack frame）,它描述的是函數之間的調用關系。棧的內存是由編譯器自動進行分配和釋放的。棧區主要存儲函數參數、局部變量、調用函數幀，它們隨函數的創建而分配，隨函數的退出而銷毀。
• 堆(heap)：與棧(stack)不同的是，堆區的內存是由編譯器和工程師共同負責管理分配，交給Runtime GC來釋放。在堆上分配內存時，必須找到一塊足夠大的內存來存放新的變量數據。在堆上釋放內存時，垃圾回收器會掃描內存空間中不被使用的對象并釋放其內存。在我們開發過程中，其實考慮內存管理，主要是考慮堆內存的管理。

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變量的聲明周期與變量作用域的關系

• 全局變量：它的生命周期與程序的生命周期一致
• 局部變量：它的生命周期是動態的，從變量創建開始，到變量不再使用結束。
• 形參和函數的返回值：它們都是屬于局部變量，在函數被調用時創建，調用結束時被銷毀。

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1 逃逸分析是什么？

逃逸分析(Escape Analysis)是一種重要的編譯時優化技術，決定將變量分配到 堆(heap)上 還是 棧(stack)上。
通過逃逸分析，編譯器可以判斷變量的生命周期和作用范圍，從而選擇最合適的內存分配方式，以提高程序的性能和減少內存開銷。

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2 逃逸分析的基本思想是什么？

[!warning]- 思考： 如何知道GO變量的生命周期是完全可知的？

• 判斷變量是值類型還是引用類型，值類型是確定的完全可知的，引用類型是不可知的，不知道是否該變量被其他函數使用。

• 檢查變量的生命周期是否是完全可知的，如果是，則在棧上分配內存。
• 如何檢查不是完全可知的，也就是我們說的逃逸，必須在堆上分配內存。

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3 逃逸分析的分配原則是什么？

[!warning]- 如何確定參數類型是不確定的？

• 變量的數據類型采用interface{}，編譯期無法確定其具體的參數類型，所以分配到堆中。
• 什么樣的數據類型是確定的？ 比如：聲明了一個確定數據類型int的變量`var num int

• GO的逃逸分析是在編譯期間完成的，編譯期間無法確定的參數類型是放在堆中的。
• 變量在函數外存在引用，則必定放在堆中
• 變量占用內存較大，則優先放在堆中
• 變量在函數外部沒有引用，則優先放在棧中。

4 如何進行逃逸分析？

逃逸分析我們可以通過命令查看結果，-gcflags選項用于向 Go 編譯器傳遞編譯標志。這些標志可以用來啟用或禁用特定的編譯器功能，包括逃逸分析

• 查看基本的逃逸分析和內聯信息，適用于一般情況

go build -gcflags="-m" main.go

[!warning]+ 命令解釋說明

• -m：表示輸出有關內聯（inlining） 和逃逸分析的信息

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• 查看更詳細的優化信息和逃逸分析結果，并禁用內聯優化，適用于需要深入調試和分析的情況。

go build -gcflags '-m -m -l'  main.go

[!warning]+ 命令解釋說明

• -m -m：表示多次使用 -m 標志，增加詳細程度，會輸出更多的優化信息，包括逃逸分析和內聯優化的詳細信息。
• -l：表示禁用內聯優化。

5 逃逸分析案例

5.1 變量在函數外存在引用

package mainimport "fmt"func createPointer() *int {var x intreturn &x  // x 逃逸到堆上
}func main() {p := createPointer()fmt.Println(*p)
}

[!note]+ 代碼解析說明

• 函數 createPointer 返回了局部變量 x 的地址，這意味著 x 在函數返回后仍然需要存在。
• 因此，編譯器將 x 分配到堆上，并在逃逸分析的輸出中提示 &x escapes to heap。

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5.2 引用類型的逃逸

• 例如：切片、映射、接口等引用類型的變量，如果它們的底層數據逃逸，則這些變量也會逃逸。

func createSlice() []int {s := make([]int, 10) return s // s 逃逸到堆上 
}

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5.3 閉包捕獲變量

如果閉包捕獲了外部變量，該變量會逃逸到堆上。

func createClosure() func() { var x int return func() { x++ // x 逃逸到堆上 }
}

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5.4 變量占用內存較大

func createManySlice() []int {  var s []int  for i := 0; i < 1000; i++ {  s = make([]int, 10)  }  return s // s 逃逸到堆上  
}

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6 變量會逃逸到堆上的原因有哪些？

• 函數返回值：如果返回一個局部變量的指針或引用，該變量會逃逸到堆上。
• 閉包捕獲：如果閉包捕獲了外部變量，該變量會逃逸到堆上。

3. 長生命周期：如果變量的生命周期超出了其作用域，如通過指針或引用傳遞給其他函數或存儲在全局變量中。

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7 如何避免逃逸？

避免逃逸，也就是說減少不必要的堆分配。

• 避免返回局部變量的指針或引用
• 盡量減少閉包捕獲的外部變量
• 使用值傳遞而不是指針傳遞

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8 逃逸分析的作用有哪些？

• 提升內存分配效率：棧上分配比在堆上分配效率更高效，棧上的內存可以自動回收，而堆上的內存需要垃圾回收器管理。
• 減少垃圾回收開銷：減少不必要的堆分配，可以降低垃圾回收的頻率和開銷。
• 提高程序性能：優化內存分配，提升程序運行效率。

9 學習交流

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