图解 Go 内存管理器的内存分配策略

<h2>关于Go的内存分配</h2>

在 <code>Go</code> 语言里，从内存的分配到不再使用后内存的回收等等这些内存管理工作都是由 <code>Go</code> 在底层完成的。虽然开发者在写代码时不必过度关心内存从分配到回收这个过程，但是 <code>Go</code> 的内存分配策略里有不少有意思的设计，通过了解他们有助于我们自身的提高，也让我们能写出更高效的 <code>Go</code> 程序。

Go内存管理的设计旨在在并发环境中快速运行，并与垃圾回收器集成在一起。让我们看一个简单的示例：

<pre><code class="lang-go hljs">package main type smallStruct struct { a, b int64 c, d float64 }func main() { smallAllocation() } //go:noinline func smallAllocation() *smallStruct { return &smallStruct{} } 复制代码 </code></code></pre>

函数上面的注释 <code>//go:noinline</code> 将禁止 <code>Go</code> 对该函数进行内联，这样 <code>main</code> 函数就会使用 <code>smallAllocation</code> 函数返回的指针变量，因为被多个函数使用，返回的这个变量将被分配到堆上。

关于内联的概念之前的文章有说过：

内联是一种手动或编译器优化，用于将简短函数的调用替换为函数体本身。这么做的原因是它可以消除函数调用本身的开销，也使得编译器能更高效地执行其他的优化策略。

所以如果上面的例子不干预编译器的话，编译器通过内联将 <code>smallAllocation</code> 函数体里的内容直接放到 <code>main</code> 函数里，这样就不会产生<code>smallAllocation</code> 这个函数的调用了，所有的变量都是 <code>main</code>函数内这个范围使用的，也就不在需要将变量往堆上分配了。

继续说上面那个例子，通过逃逸分析命令 go tool compile -m main.go 可以确认我们上面的分析， <code>&smallStruct{}</code> 会被分配到堆上去。

<pre><code class="lang-go hljs">➜ go tool compile -m main.go main.go:12:6: can inline main main.go:10:9: &smallStruct literal escapes to heap 复制代码 </code></code></pre>

借助命令 go tool compile -S main.go ，可以显示该程序的汇编代码，也可以明确地向我们展示内存的分配：

<pre><code class="lang-go hljs">0x001d 00029 (main.go:10) LEAQ type."".smallStruct(SB), AX 0x0024 00036 (main.go:10) PCDATA $2, $0 0x0024 00036 (main.go:10) MOVQ AX, (SP) 0x0028 00040 (main.go:10) CALL runtime.newobject(SB) 复制代码 </code></code></pre>

内置函数 <code>newobject</code> 会通过调用另外一个内置函数 <code>mallocgc</code> 在堆上分配新内存。在Go里面有两种内存分配策略，一种适用于程序里小内存块的申请，另一种适用于大内存块的申请，大内存块指的是大于32KB。

下面我们来细聊一下这两种策略。

<h2>小于32KB内存块的分配策略</h2>

当程序里发生了 <code>32kb</code> 以下的小块内存申请时，Go会从一个叫做的<code>mcache</code> 的本地缓存给程序分配内存。这个本地缓存 <code>mcache</code> 持有一系列的大小为 <code>32kb</code> 的内存块，这样的一个内存块里叫做 <code>mspan</code> ，它是要给程序分配内存时的分配单元。