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Go 基于区域的内存管理，再战手动管理！

创作时间:

作者:

@小白创作中心

Go 基于区域的内存管理，再战手动管理！

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/EDDYCJY/article/details/144245374

Go语言核心团队成员Michael Knyszek发起了一项关于memory regions的社区讨论，试图引入新的基于区域的内存管理（Region-based memory management），并再次尝试之前提到的Arena实验。

“基于区域的内存管理” 是什么

在计算机科学中，基于区域的内存管理（Region-Based Memory Management）是一种内存管理方式，其中每个被分配的对象都会被归属到一个特定的区域（下也称：region）。区域也被称为区段、场地、空间或内存上下文。一个区域是多个已分配对象的集合，这些对象可以通过一次性高效的操作被整体重新分配或释放。在优势上，区域分配在内存的分配和释放上具有较低的开销！

业务背景

之前有过Arena实验库。该类型允许直接将数据结构分配到其中，并允许批量提前释放Arena内存，首次提供了手动管理内存的方式。一度在圈内闹的很大。但，作者很无语的表示：“很不幸的是，由于Arean与语言和标准库的兼容性较差，将Arean添加到标准库的提议被无限期搁置！”

这次再出现，想必就是Google团队里的Go同学还是想再试试。

新提案

提案背景

在原有的Arean提案设计中，应用的API要使用arean，必须接受一个额外的参数：要分配到哪个arean。和context类似。有太多的应用程序API需要更新才能很好地与Go语言的编写方式集成，而且这会让这些应用程序接口变得更糟糕。这也是最终被很多人反对的原因之一。

因此本次新提案提出了一种可组合的方法，即以用户定义的goroutine-local内存区域的形式来替代原先arena的方式。

具体设计

本次新提案提出的是新的库，造一个新轮子去覆盖老的轮子(:doge

region库的函数签名如下：

package region
func Do(f func())
func Ignore(g func())

一共包含两个方法。看起来很少，但有一定的“学问”在。以下具体讲讲两个方法的作用和使用方向。

Do 方法

函数作用：该方法创建一个新的region，并在该region中调用参数f（闭包函数）。当Do返回时，该region会被销毁。

核心特性如下：

隐式内存绑定：在f及其调用链中分配的内存可能会被隐式绑定到当前的region。
自动解绑：内存在特定场景会自动从region中解绑，例如：
该内存被其他region引用。
被其他goroutine或调用方（包括Do的调用者及其上层调用者）引用；或被其他未绑定到此region的内存引用。
资源回收：如果region被销毁时仍有内存绑定到它，这些内存将由runtime主动回收。
性能优化：
正确使用时，可通过内存复用降低资源成本，减轻垃圾回收（GC）的压力。
错误使用可能增加资源成本，因为从region中解绑内存也有代价。
局部性：
region仅对创建它的goroutine有效，不能传播到新创建的goroutine。
异常处理：
当f的执行因为panic或调用runtime.Goexit终止时，region会像正常返回一样销毁。

Ignore 方法

函数作用：该方法让g及其调用链忽略当前goroutine上已激活使用的region。用于排除已知生命周期长于region的内存，从而更高效地利用region。性能上，使用Ignore主动排除内存比自动解绑更高效。作为兜底逻辑，在没有激活region的情况下调用Ignore方法不会有任何效果。

使用例子

官方给出的最简单的基本例子。

代码如下：

var keep *int
region.Do(func() {
 w := new(int)
 x := new(MyStruct)
 y := make([]int, 10)
 z := make(map[string]string)
 *w = use(x, y, z)
 keep = w // w从region中解除绑定
}) // x、y 和 z 的内存会被紧急清理，而 w 则不会。

这个例子想表述的是：所有主要的内置函数都适用于region功能。而且从region中泄漏的指针会导致其指向的内存从region中解除绑定。

嵌套的使用例子。

代码如下：

region.Do(func() {
 z := new(MyStruct)
 var y *MyStruct
 region.Do(func() {
  x := new(MyStruct)
  use(x, z) // z 可在该内部 region 内自由使用
  y = x // x 不受任何 region 的约束
 })
 use(y)
})

这个例子主要演示region嵌套region的使用。