1.GODEBUG命令运行程序，跟踪内存信息
命令GODEBUG='gctrace=1' ./snippet_mem用于启用Go程序的调试和性能分析。当你设置 GODEBUG='gctrace=1' 启用 gctrace 时，Go程序将输出与垃圾收集器相关的调试信息。这对于分析程序的内存管理和性能问题非常有用。
输出信息：
gc # @#s #%: #+#+# ms clock, #+#/#/#+# ms cpu, #->#-># MB, # MB goal, # P含义：
gc # GC次数的编号，每次GC时递增
@#s 距离程序开始执行时的时间
#% GC占用的执行时间百分比
#+...+# GC使用的时间
#->#-># MB GC开始，结束，以及当前活跃堆内存的大小，单位M
# MB goal 全局堆内存大小
# P 使用processor的数量2. runtime代码打印内存信息
2.1runtime.MemStats
也可以利用 runtime库里的ReadMemStats()方法, 读取的内存信息会保存在runtime.MemStats这个结构体中，可以从这个结构体中获取当前的内存信息，
// MemStats 记录有关内存分配器的统计信息。
type MemStats struct {
// 通用统计信息。
// Alloc 表示分配的堆对象的字节数。
//
// 这与HeapAlloc（见下文）相同。
Alloc uint64
// TotalAlloc 表示为堆对象累积分配的字节数。
//
// TotalAlloc 随着堆对象的分配而增加，但
// 与Alloc和HeapAlloc不同，当
// 对象被释放时，它不会减少。
TotalAlloc uint64
// Sys 表示从操作系统获取的内存总字节数。
//
// Sys 是下面的XSys字段的总和。Sys度量
// 用于Go运行时的堆、栈和其他内部数据结构的虚拟地址空间。
// 在任何给定时刻，可能并非所有虚拟地址空间都由物理内存支持，
// 尽管总体上它曾经都是。
Sys uint64
// Lookups 是运行时执行的指针查找次数。
//
// 这主要用于调试运行时内部。
Lookups uint64
// Mallocs 是累积的堆对象分配计数。
// 存活对象的数量是Mallocs - Frees。
Mallocs uint64
// Frees 是累积的堆对象释放计数。
Frees uint64
// 堆内存统计信息。
// HeapAlloc 表示分配的堆对象的字节数。
//
// “已分配”的堆对象包括所有可达对象，
// 以及垃圾收集器尚未释放的不可达对象。
// 具体来说，HeapAlloc随着堆对象的分配而增加，
// 随着堆被扫描和不可达对象被释放而减少。
// 扫描在GC周期之间逐增地进行，因此这两个过程
// 同时进行，因此HeapAlloc倾向于平滑变化
// （与停止-世界垃圾收集器的典型锯齿形相比）。
HeapAlloc uint64
// HeapSys 表示从操作系统获取的堆内存字节数。
//
// HeapSys度量堆的虚拟地址空间的数量
// 为堆保留。这包括虚拟地址空间
// 已经保留但尚未使用，不消耗物理内存，
// 但通常很小，以及虚拟地址空间，其中
// 物理内存在变得未使用后已经返回给了OS
// （请参见HeapReleased以获取后者的度量）。
//
// HeapSys估计了堆的最大大小。
HeapSys uint64
// HeapIdle 表示空闲（未使用）span中的字节数。
//
// 空闲span中不包含任何对象。这些span可以
// （并且可能已经）返回给操作系统，或者可以
// 用于堆分配，或者可以重新用于
// 堆外存储器。
//
// HeapIdle减去HeapReleased估计了内存量
// 可以返回给操作系统，但由于运行时保留
// 可以增大堆而不需要从OS请求更多内存。
// 如果这个差异明显大于堆大小，这表明最近
// 存活堆大小的短暂峰值。
HeapIdle uint64
// HeapInuse 表示使用中span中的字节数。
//
// 使用中span至少包含一个对象。这些span
// 只能用于大致相同大小的其他对象。
//
// HeapInuse减去HeapAlloc估计了内存量
// 已分配给特定大小类，但当前未使用。
// 这是对碎片的上限，但通常可以有效地重用
// 这段内存。
HeapInuse uint64
// HeapReleased 表示返回给操作系统的物理内存字节数。
//
// 这计算了从已经返回给操作系统的空闲span中的堆内存。
HeapReleased uint64
// HeapObjects 是已分配的堆对象数量。
//
// 与HeapAlloc一样，这会随着对象的分配而增加，
// 随着堆的扫描和不可达对象的释放而减少。
HeapObjects uint64
// 栈内存统计信息。
//
// 堆栈不被视为堆的一部分，但运行时
// 可以重新使用堆内存的span来进行堆栈内存，反之亦然。
// StackInuse 表示使用中的stack span中的字节数。
//
// 使用中的stack span至少包含一个stack。这些
// span只能用于相同大小的其他stack。
//
// 不存在StackIdle，因为未使用的stack span
// 返回到堆（因此计入HeapIdle）。
StackInuse uint64
// StackSys 表示从操作系统获取的stack内存字节数。
//
// StackSys是StackInuse，加上直接从操作系统获得的任何内存
// 用于OS线程堆栈。
//
// 在非cgo程序中，此度量标准目前等于StackInuse
// （但不应依赖，该值可能在将来更改）。
//
// 在cgo程序中，此度量标准包括直接从操作系统分配的OS线程堆栈。
// 目前，这仅在c-shared和c-archive构建模式下占用一堆的内存，
// 并且来自OS的其他堆栈（尤其是由C代码分配的）目前不会被测量。
// 请注意，这也可能会在将来更改。
StackSys uint64
// 堆外存储器统计信息。
//
// 以下统计信息测量了运行时内部结构
// 这些结构不是从堆内存分配的（通常不是这样，
// 因为它们是堆的一部分的实现）。与
// 堆或堆内存不同，分配给这些
// 结构的内存是专门用于这些结构的。
//
// 这些主要用于调试运行时内存开销。
// MSpanInuse 表示分配的mspan结构的字节数。
MSpanInuse uint64
// MSpanSys 表示从操作系统获取的mspan结构的内存字节数。
MSpanSys uint64
// MCacheInuse 表示分配的mcache结构的字节数。
MCacheInuse uint64
// MCacheSys 表示从操作系统获取的mcache结构的内存字节数。
MCacheSys uint64
// BuckHashSys 表示分布桶哈希表中的内存字节数。
BuckHashSys uint64
// GCSys 表示垃圾回收元数据中的内存字节数。
GCSys uint64
// OtherSys 表示杂项堆外运行时分配的内存字节数。
OtherSys uint64
// 垃圾收集器统计信息。
// NextGC 是下一个GC周期的目标堆大小。
//
// 垃圾回收器的目标是使HeapAlloc ≤ NextGC。
// 在每个GC周期结束时，根据可达数据的数量和
// GOGC的值来计算下一个周期的目标。
NextGC uint64
// LastGC 是上一个垃圾回收完成的时间，以
// 纳秒为单位自1970年以来的时间（UNIX纪元）。
LastGC uint64
// PauseTotalNs 表示自程序启动以来GC的
// 停止-世界暂停的累积纳秒数。
//
// 在停止-世界暂停期间，所有goroutine都被暂停
// 只有垃圾回收器可以运行。
PauseTotalNs uint64
// PauseNs 是最近GC停止-世界暂停时间的循环缓冲区
// 以纳秒为单位。
//
// 最近的暂停位于PauseNs[(NumGC+255)%256]。
// 通常，PauseNs[N%256]记录了在最
// 近的N％256th GC周期中暂停的时间。在一个周期中
// 可能有多次暂停；这是一个循环缓冲区中所有暂停的总和。
PauseNs [256]uint64
// PauseEnd 是最近GC暂停结束时间的循环缓冲区，
// 以纳秒为单位自1970年以来的时间（UNIX纪元）。
//
// 这个缓冲区的填充方式与PauseNs相同。
// 在一个周期中可能有多次暂停；这记录了
// 在一个周期中最后一个暂停的结束。
PauseEnd [256]uint64
// NumGC 是已完成的GC周期数。
NumGC uint32
// NumForcedGC 是应用程序调用GC函数强制进行的GC周期数。
NumForcedGC uint32
// GCCPUFraction 是自程序启动以来
// GC使用的可用CPU时间的分数。
//
// GCCPUFraction表示为0到1之间的数字，
// 其中0表示GC没有使用该程序的CPU。程序的
// 可用CPU时间定义为自程序启动以来的GOMAXPROCS积分。
// 也就是说，如果GOMAXPROCS为2，并且程序运行了
// 10秒钟，那么它的“可用CPU”为20秒。GCCPUFraction
// 不包括用于写入屏障活动的CPU时间。
//
// 这与GODEBUG=gctrace=1报告的CPU时间相同。
GCCPUFraction float64
// EnableGC 表示GC是否已启用。它始终为true，
// 即使GOGC=off。
EnableGC bool
//...
}2.2 示例代码
package main
import (
"log"
"runtime"
"time"
)
func readMemStats() {
var ms runtime.MemStats
runtime.ReadMemStats(&ms)
log.Printf(" ===> Alloc:%d(bytes) HeapIdle:%d(bytes) HeapReleased:%d(bytes)", ms.Alloc, ms.HeapIdle, ms.HeapReleased)
}
func test() {
//slice 会动态扩容，用slice来做堆内存申请
container := make([]int, 8)
log.Println(" ===> loop begin.")
for i := 0; i < 32*1000*1000; i++ {
container = append(container, i)
if ( i == 16*1000*1000) {
readMemStats()
}
}
log.Println(" ===> loop end.")
}
func main() {
log.Println(" ===> [Start].")
readMemStats()
test()
readMemStats()
log.Println(" ===> [force gc].")
runtime.GC() //强制调用gc回收
log.Println(" ===> [Done].")
readMemStats()
go func() {
for {
readMemStats()
time.Sleep(10 * time.Second)
}
}()
time.Sleep(3600 * time.Second) //睡眠，保持程序不退出
}可以看到，打印[Done].之后那条trace信息，Alloc已经下降，即内存已被垃圾回收器回收。在2020/03/02 18:21:38和2020/03/02 18:21:48的两条trace信息中，HeapReleased开始上升，即垃圾回收器把内存归还给系统。
3. pprof工具收集性能指标
你可以使用 pprof 包来查看程序的内存情况。pprof 包提供了用于性能分析的工具，包括查看内存分配情况的功能。pprof有两种方式获取程序运行数据的工具，分别对应两个标准库：
runtime/pprof: 采集工具型应用运行数据进行分析
net/http/pprof: 采集服务型应用运行时数据进行分析
// 如果要定制一些采集信息可以通过runtime开启
runtime.SetBlockProfileRate(1) // 开启对阻塞操作的跟踪，block
runtime.SetMutexProfileFraction(1) // 开启对锁调用的跟踪，mutex3.1 服务型应用使用net/http/pprof
- 导入 net/http/pprof 包以及 net/http 包，以便启动一个HTTP服务器来提供 pprof 的 Web 接口。
import (
_ "net/http/pprof"
"net/http"
)在你的代码中添加一个HTTP服务器，以便能够通过Web接口访问 pprof 数据
go func() { // 监听HTTP请求，启动一个HTTP服务器 // 注意：这是一个示例，你可以根据需要更改端口 http.ListenAndServe("localhost:6060", nil) }()- 服务型的在浏览器中输入地址：http://127.0.0.1:6060/debug/pprof/，即可看到监控的数据。
3.2 工具型应用使用runtime/pprof
- 在你的代码中的适当位置导入 runtime/pprof 包并使用它来生成内存分析数据。
import (
"runtime/pprof"
"os"
)
func main() {
// 创建一个文件，用于存储内存分析数据
memFile, _ := os.Create("memory.pprof")
defer memFile.Close()
// 开始内存分析，将结果写入文件
pprof.WriteHeapProfile(memFile)
// 你的应用程序代码
}3.3 分析profile
3.3.1 工具型模式
执行go tool pprof app.profile ，会进入一个命令行交互页面，可以输入命令查看需要查看的信息.
3.3.2 服务端模式
- 方式一：
直接使用web服务接口数据go tool pprof http:127.0.0.1:6060/debug/pprof/profile?seconds=30 - 方式二：
先从web服务接口下载profile文件wget -O app.profile 'http:127.0.0.1:6060/debug/pprof/profile?seconds=30'
然后分析下载profile文件，执行go tool pprof app.profile，会进入一个命令行交互页面。
3.3.3 交互命令
执行go tool pprof app.profile后，可以通过help来看支持的命令，比如输入help可以看到有top命令，通过输入top来查看cpu的性能情况.
//flat：当前函数占用CPU的耗时
//flat：:当前函数占用CPU的耗时百分比
//sun%：函数占用CPU的耗时累计百分比
//cum：当前函数加上调用当前函数的函数占用CPU的总耗时
//cum%：当前函数加上调用当前函数的函数占用CPU的总耗时百分比
//最后一列：函数名称
(pprof) top
Showing nodes accounting for 17.57s, 92.86% of 18.92s total
Dropped 147 nodes (cum <= 0.09s)
Showing top 10 nodes out of 48
flat flat% sum% cum cum%
15.62s 82.56% 82.56% 15.64s 82.66% runtime.cgocall
0.38s 2.01% 84.57% 0.48s 2.54% math/rand.(*Rand).Int31n
0.29s 1.53% 86.10% 16.52s 87.32% internal/poll.(*FD).writeConsole
0.25s 1.32% 87.42% 0.25s 1.32% runtime.unlock2
0.24s 1.27% 88.69% 0.35s 1.85% bytes.(*Buffer).Write
0.20s 1.06% 89.75% 0.31s 1.64% unicode/utf16.Encode
0.19s 1.00% 90.75% 0.19s 1.00% runtime._ExternalCode
0.16s 0.85% 91.60% 0.79s 4.18% math/rand.Intn
0.13s 0.69% 92.28% 0.19s 1.00% runtime.lock2
0.11s 0.58% 92.86% 0.11s 0.58% runtime.stdcall2
(pprof)4. 使用graphviz可视化
首先要下载graphviz， https://graphviz.org/download/ 安装对应的版本。
方式一： 这时候使用命令go tool pprof app.profile, 输入web指令，就可以查看对应的其可视化的分析结果了。
方式二：直接通过命令go tool pprof -http=:8080 app.profile启动web在浏览器中可视化查看结果。