本文目录一览：
（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。
golang反射框架Fx
Fx是一个golang版本的依赖注入框架，它使得golang通过可重用、可组合的模块化来构建golang应用程序变得非常容易，可直接在项目中添加以下内容即可体验Fx效果。
Fx是通过使用依赖注入的方式替换了全局通过手动方式来连接不同函数调用的复杂度，也不同于其他的依赖注入方式，Fx能够像普通golang函数去使用，而不需要通过使用struct标签或内嵌特定类型。这样使得Fx能够在很多go的包中很好的使用。
接下来会提供一些Fx的简单demo，并说明其中的一些定义。
1、一般步骤
大致的使用步骤就如下。下面会给出一些完整的demo
2、简单demo
将io.reader与具体实现类关联起来
输出：
3、使用struct参数
前面的使用方式一旦需要进行注入的类型过多，可以通过struct参数方式来解决
输出
如果通过Provide提供构造函数是生成相同类型会有什么问题?换句话也就是相同类型拥有多个值呢？
下面两种方式就是来解决这样的问题。
4、使用struct参数+Name标签
在Fx未使用Name或Group标签时不允许存在多个相同类型的构造函数，一旦存在会触发panic。
输出
上面通过Name标签即可完成在Fx容器注入相同类型
5、使用struct参数+Group标签
使用group标签同样也能完成上面的功能
输出
基本上Fx简单应用在上面的例子也做了简单讲解
1、Annotated(位于annotated.go文件) 主要用于采用annotated的方式,提供Provide注入类型
源码中Name和Group两个字段与前面提到的Name标签和Group标签是一样的，只能选其一使用
2、App(位于app.go文件) 提供注入对象具体的容器、LiftCycle、容器的启动及停止、类型变量及实现类注入和两者映射等操作
至于Provide和Populate的源码相对比较简单易懂在这里不在描述
具体源码
3、Extract（位于extract.go文件）
主要用于在application启动初始化过程通过依赖注入的方式将容器中的变量值来填充给定的struct，其中target必须是指向struct的指针，并且只能填充可导出的字段(golang只能通过反射修改可导出并且可寻址的字段)，Extract将被Populate代替。 具体源码
4、其他
诸如Populate是用来替换Extract的，而LiftCycle和inout.go涉及内容比较多后续会单独提供专属文件说明。
在Fx中提供的构造函数都是惰性调用，可以通过invocations在application启动来完成一些必要的初始化工作：fx.Invoke(function); 通过也可以按需自定义实现LiftCycle的Hook对应的OnStart和OnStop用来完成手动启动容器和关闭，来满足一些自己实际的业务需求。
Fx框架源码解析
主要包括app.go、lifecycle.go、annotated.go、populate.go、inout.go、shutdown.go、extract.go(可以忽略,了解populate.go)以及辅助的internal中的fxlog、fxreflect、lifecycle
GO接口可能产生的空指针问题
一个例子
运行后报错
主要原因是 if out != nil 这个判断为true，但是out实际的可写入指针为nil
一个接口类型的值，包括 动态类型 和 动态值 两个部分。在把一个变量隐式的转换为接口值时，我们要注意该变量的值是否为nil。如之前的例子， var buf *bytes.Buffer ，buf的值为nil，但是隐式转换 var out io.Writer = buf 后，out的动态类型为 *bytes.Buffer ，动态值为 nil ，而接口类型的非空判断，必须动态类型和动态值都为nil。这就导致了上述空指针的panic
从PHP 到Golang 的笔记 ( 转 )
———文章来源 YamiOdymel/PHP-to-Golang
PHP和模块之间的关系令人感到烦躁，假设你要读取 yaml 档案，你需要有一个 yaml 的模块，为此，你还需要将其编译然后将编译后的模块摆放至指定位置，之后换了一台伺服器你还要重新编译，这点到现在还是没有改善；顺带一提之后出了PHP 7效能确实提升了许多（比Python 3快了些），但PHP仍令我感到臃肿，我觉得是时候
（转行）了。
PHP 和Golang 的效能我想毋庸置疑是后者比较快（而且是以倍数来算），也许有的人会认为两种不应该被放在一起比较，但Golang 本身就是偏向Web 开发的，所以这也是为什么我考虑转用Golang 的原因，起初我的考虑有几个：Node.js 和Rust 还有最终被选定的Golang；先谈谈Node.js 吧。
Node.js的效能可以说是快上PHP 3.5倍至6倍左右 ，而且撰写的语言还是JavaScript，蒸蚌，如此一来就不需要学习新语言了！搭配Babel更可以说是万能，不过那跟「跳跳虎」一样的Async逻辑还有那恐怖的Callback Hell，有人认为前者是种优点，这点我不否认，但是对学习PHP的我来说太过于"Mind Fuck"，至于后者的Callback Hell虽然有Promise，但是那又是另一个「Then Hell」的故事了。相较于Golang之下，Node.js似乎就没有那么吸引我了。你确实可以用Node.js写出很多东西，不过那V8引擎的效能仍然有限，而且要学习新的事物，不就应该是「全新」的吗;)？
题外话： 为什么Node.js不适合大型和商业专案？
在抛弃改用Node.js 之后我曾经花了一天的时间尝试Rust 和Iron 框架，嗯⋯⋯Rust 太强大了，强大到让我觉得Rust 不应该用在这里，这想法也许很蠢，但Rust 让我觉得适合更应该拿来用在系统或者是部分底层的地方，而不应该是网路服务。
Golang是我最终的选择，主要在于我花了一天的时间来研究的时候意外地发现Golang夭寿简洁（ 关键字只有25个 ），相较之下Rust太过于「强大」令我怯步；而且Golang带有许多工具，例如 go fmt 会自动帮你整理程式码、 go doc 会自动帮你生产文件、 go test 可以自动单元测试并生产覆盖率报表、也有 go get 套件管理工具（虽然没有版本功能），不过都很实用，而且也不需要加上分号（ ; ），真要说不好的地方⋯⋯大概就是强迫你花括号不能换行放吧（没错，我就是花括号会换行放的人）。
当我在撰写这份文件的时候 我会先假设你有一定的基础 ，你可以先阅读下列的手册，他们都很不错。
你能够在PHP 里面想建立一个变数的时候就直接建立，夭寿赞，是吗？
蒸蚌！那么Golang 呢？在Golang 中变数分为几类：「新定义」、「预先定义」、「自动新定义」、「覆盖」。让我们来看看范例：
在PHP中你会很常用到 echo 来显示文字，像这样。
然而在Golang中你会需要 fmt 套件，关于「什么是套件」的说明你可以在文章下述了解。
这很简单，而且两个语言的用法相差甚少，下面这是PHP：
只是Golang 稍微聒噪了一点，你必须在函式后面宣告他最后会回传什么资料型别。
在PHP 中你要回传多个资料你就会用上阵列，然后将资料放入阵列里面，像这样。
然而在Golang 中你可以不必用到一个阵列，函式可以一次回传多个值：
两个语言的撰写方式不尽相同。
主要是PHP 的阵列能做太多事情了，所以在PHP 里面要储存什么用阵列就好了。
在Golang里⋯⋯没有这么万能的东西，首先要先了解Golang中有这些型态： array , slice , map , interface ，
你他妈的我到底看了三洨，首先你要知道Golang是个强型别语言，意思是你的阵列中 只能有一种型态 ，什么意思？当你决定这个阵列是用来摆放字串资料的时候，你就只能在里面放字串。没有数值、没有布林值，就像你没有女朋友一样。
先撇开PHP 的「万能阵列」不管，Golang 中的阵列既单纯却又十分脑残，在定义一个阵列的时候，你必须给他一个长度还有其内容存放的资料型态，你的阵列内容不一定要填满其长度，但是你的阵列内容不能超过你当初定义的长度。
切片⋯⋯这听起来也许很奇怪，但是你确实可以「切」他，让我们先谈谈「切片」比起「阵列」要好在哪里：「你不用定义其最大长度，而且你可以直接赋予值」，没了。
我们刚才有提到你可以「切」他，记得吗？这有点像是PHP中的 array_slice() ，但是Golang直接让Slice「内建」了这个用法，其用法是： slice[开始:结束] 。
在PHP中倒是没有那么方便，在下列PHP范例中你需要不断地使用 array_slice() 。
你可以把「映照」看成是一个有键名和键值的阵列，但是记住：「你需要事先定义其键名、键值的资料型态」，这仍限制你没办法在映照中存放多种不同型态的资料。
在Golang里可就没这么简单了，你需要先用 make() 宣告 map 。
也许你不喜欢「接口」这个词，但用「介面」我怕会误导大众，所以，是的，接下来我会继续称其为「接口」。还记得你可以在PHP 的关联阵列里面存放任何型态的资料吗，像下面这样？
现在你有福了！正因为Golang中的 interface{} 可以接受任何内容，所以你可以把它拿来存放任何型态的资料。
有时候你也许会有个不定值的变数，在PHP 里你可以直接将一个变数定义成字串、数值、空值、就像你那变心的女友一样随时都在变。
在Golang中你必须给予变数一个指定的资料型别，不过还记得刚才提到的：「Golang中有个 interface{} 能够 存放任何事物 」吗（ 虽然也不是真的任何事物啦⋯⋯ ）？
当我们程式中不需要继续使用到某个资源或是发生错误的时候，我们索性会将其关闭或是抛弃来节省资源开销，例如PHP 里的读取档案：
在Golang中，你可以使用 defer 来在函式结束的时候自动执行某些程式(其执行方向为反向)。所以你就不需要在函式最后面结束最前面的资源。
defer 可以被称为「推迟执行」，实际上就是在函式结束后会「反序」执行的东西，例如你按照了这样的顺序定义 defer ： A-B-C-D ，那么执行的顺序其实会是 D-C-B-A ，这用在程式结束时还蛮有用的，让我们看看Golang如何改善上述范例。
这东西很邪恶，不是吗？又不是在写BASIC，不过也许有时候你会在PHP 用上呢。但是拜托，不要。
Golang中仅有 for 一种回圈但却能够达成 foreach 、 while 、 for 多种用法。普通 for 回圈写法在两个语言中都十分相近。
在Golang请记得：如果你的 i 先前并不存在，那么你就需要定义它，所以下面这个范例你会看见 i := 0 。
在PHP里， foreach() 能够直接给你值和键名，用起来十分简单。
Golang里面虽然仅有 for() 但却可以使用 range 达成和PHP一样的 foreach 方式。
一个 while(条件) 回圈在PHP里面可以不断地执行区块中的程式，直到 条件 为 false 为止。
在Golang里也有相同的做法，但仍是透过 for 回圈，请注意这个 for 回圈并没有任何的分号（ ; ），而且一个没有条件的 for 回圈会一直被执行。
PHP中有 do .. while() 回圈可以先做区块中的动作。
在Golang中则没有相关函式，但是你可以透过一个无止尽的 for 回圈加上条件式来让他结束回圈。
要是你真的希望完全符合像是PHP那样的设计方式，或者你可以在Golang中使用很邪恶的 goto 。
在PHP中我们可以透过 date() 像这样取得目前的日期。
在Golang就稍微有趣点了，因为Golang中并不是以 Y-m-d 这种格式做为定义，而是 1 、 2 、 3 ，这令你需要去翻阅文件，才能够知道 1 的定义是代表什么。
俗话说：「爆炸就是艺术」，可爱的PHP用词真的很大胆，像是： explode() （爆炸）、 die() （死掉），回归正传，如果你想在PHP里面将字串切割成阵列，你可以这么做。
简单的就让一个字串给「爆炸」了，那么Golang 呢？
对了，记得引用 strings 套件。
这真的是很常用到的功能，就像物件一样有着键名和键值，在PHP 里面你很简单的就能靠阵列（Array）办到。
真是太棒了，那么Golang呢？用 map 是差不多啦。如果有必要的话，你可以稍微复习一下先前提到的「多资料储存型态－Stores」。
你很常会在PHP里面用 isset() 检查一个索引是否存在，不是吗？
在Golang里面很简单的能够这样办到（仅适用于 map ）。
指针（有时也做参照）是一个像是「变数别名」的方法，这种方法让你不用整天覆盖旧的变数，让我们假设 A = 1; B = A; 这个时候 B 会复制一份 A 且两者不相干，倘若你希望修改 B 的时候实际上也会修改到 A 的值，就会需要指针。
指针比起复制一个变数，他会建立一个指向到某个变数的记忆体位置，这也就是为什么你改变指针，实际上是在改变某个变数。
在Golang你需要用上 * 还有 符号。
有些时候你会回传一个阵列，这个阵列里面可能有资料还有错误代号，而你会用条件式判断错误代号是否非空值。
在Golang中函式可以一次回传多个值。为此，你不需要真的回传一个阵列，不过要注意的是你将会回传一个属于 error 资料型态的错误，所以你需要引用 errors 套件来帮助你做这件事。
该注意的是Golang没有 try .. catch ，因为 Golang推荐这种错误处理方式 ，你应该在每一次执行可能会发生错误的程式时就处理错误，而非后来用 try 到处包覆你的程式。
在 if 条件式里宣告变数会让你只能在 if 内部使用这个变数，而不会污染到全域范围。
也许你在PHP中更常用的会是 try .. catch ，在大型商业逻辑时经常看见如此地用法，实际上这种用法令人感到聒噪（因为你会需要一堆 try 区块）：
Golang中并没有 try .. catch ，实际上Golang也 不鼓励这种行为 （Golang推荐逐一处理错误的方式），倘若你真想办倒像是捕捉异常这样的方式，你确实可以使用Golang中另类处理错误的方式（可以的话尽量避免使用这种方式）： panic() , recover() , defer 。
你可以把 panic() 当作是 throw （丢出错误），而这跟PHP的 exit() 有87%像，一但你执行了 panic() 你的程式就会宣告而终，但是别担心，因为程式结束的时候会呼叫 defer ，所以我们接下来要在 defer 停止 panic() 。
关于 defer 上述已经有提到了，他是一个反向执行的宣告，会在函式结束后被执行，当你呼叫了 panic() 结束程式的时候，也就会开始执行 defer ，所以我们要在 defer 内使用 recover() 让程式不再继续进行结束动作，这就像是捕捉异常。
recover() 可以看作 catch （捕捉），我们要在 defer 里面用 recover() 解决 panic() ，如此一来程式就会回归正常而不会被结束。
还记得在PHP里要引用一堆档案的日子吗？到处可见的 require() 或是 include() ？到了Golang这些都不见了，取而代之的是「套件（Package）」。现在让我们来用PHP解释一下。
这看起来很正常对吧？但假设你有一堆档案，这马上就成了 Include Hell ，让我们看看Golang怎么透过「套件」解决这个问题。
「 蛤？？？杀小？？？ 」你可能如此地说道。是的， main.go 中除了引用 fmt 套件（ 为了要输出结果用的套件 ）之外完全没有引用到 a.go 。
「 蛤？？？杀小？？？？？？ 」你仿佛回到了几秒钟前的自己。
既然没有引用其他档案，为什么 main.go 可以输出 foo 呢？注意到了吗， 两者都是属于 main 套件 ，因此 他们共享同一个区域 ，所以接下来要介绍的是什么叫做「套件」。
套件是每一个 .go 档案都必须声明在Golang原始码中最开端的东西，像下面这样：
这意味着目前的档案是属于 main 套件（ 你也可以依照你的喜好命名 ），那么要如何让同个套件之间的函式沟通呢？
接着是Golang；注意！你不需要引用任何档案，因为下列两个档案同属一个套件。
一个由「套件」所掌握的世界，比起PHP的 include() 和 require() 还要好太多了，对吗？
在Golang 中没有引用单独档案的方式，你必须汇入一整个套件，而且你要记住：「一定你汇入了，你就一定要使用它」，像下面这样。
假如你不希望使用你汇入的套件，你只是为了要触发那个套件的 main() 函式而引用的话⋯⋯，那么你可以在前面加上一个底线（ _ ）。
如果你的套件出现了名称冲突，你可以在套件来源前面给他一个新的名称。
现在你知道可以汇入套件了，那么什么是「汇出」？同个套件内的函式还有共享变数确实可以直接用，但那 并不表示可以给其他套件使用 ，其方法取决于 函式／变数的「开头大小写」 。
是的。 Golang依照一个函式／变数的开头大小写决定这个东西是否可供「汇出」 。
这用在区别函式的时候格外有用，因为小写开头的任何事物都是不供汇出的，反之，大写开头的任何事物都是用来汇出供其他套件使用的。
一开始可能会觉得这是什么奇异的规定，但写久之后，你就能发现比起JavaScript和Python以「底线为开头的命名方式」还要来得更好；比起成天宣告 public 、 private 、 protected 还要来得更快。
在Golang 中没有类别，但有所谓的「建构体（Struct）」和「接口（Interface）」，这就能够满足几乎所有的需求了，这也是为什么我认为Golang 很简洁却又很强大的原因。
让我们先用PHP 建立一个类别，然后看看Golang 怎么解决这个问题。
虽然Golang没有类别，但是「建构体（Struct）」就十分地堪用了，首先你要知道在Golang中「类别」的成员还有方法都是在「类别」外面所定义的，这跟PHP在类别内定义的方式有所不同，在Golang中还有一点，那就是他们没有 public 、 private 、 protected 的种类。
在PHP中，当有一个类别被 new 的时候会自动执行该类别内的建构子（ __construct() ），通常你会用这个来初始化一些类别内部的值。
但是在Golang 里因为没有类别，也就没有建构子，不巧的是建构体本身也不带有建构子的特性，这个时候你只能自己在外部建立一个建构用函式。
让我们假设你有两个类别，你会把其中一个类别传入到另一个类别里面使用，废话不多说！先上个PHP 范例（为了简短篇幅我省去了换行）。
在Golang中你也有相同的用法，但是请记得：「 任何东西都是在「类别」外完成建构的 」。
在PHP 中没有相关的范例，这部分会以刚才「嵌入」章节中的Golang 范例作为解说对象。
你可以看见Golang在进行 Foo 嵌入 Bar 的时候，会自动将 Foo 的成员暴露在 Bar 底下，那么假设「双方之间有相同的成员名称」呢？
这个时候被嵌入的成员就会被「遮蔽」，下面是个实际范例，还有你如何解决遮蔽问题：
虽然都是呼叫同一个函式，但是这个函式可以针对不同的资料来源做出不同的举动，这就是多形。你也能够把这看作是：「讯息的意义由接收者定义，而不是传送者」。
目前PHP 中没有真正的「多形」，不过你仍可以做出同样的东西。
嗯⋯⋯那么Golang呢？实际上更简单而且更有条理了，在Golang中有 interface 可以帮忙完成这个工作。
如果你对Interface还不熟悉，可以试着查看「 解释Golang中的Interface到底是什么 」文章。
谢谢你看到这里，可惜这篇文章却没有说出Golang 最重要的卖点：「Goroutine」和「Channel」
