每天一个知识点：Golang 内存逃逸

什么是内存逃逸？

在程序中，每个函数块都会有自己的内存区域用来存自己的局部变量（内存占用少）、返回地址、返回值之类的数据，这一块内存区域有特定的结构和寻址方式，寻址起来十分迅速，开销很少。这一块内存地址称为栈。栈是线程级别的，大小在创建的时候已经确定，当变量太大的时候，会"逃逸"到堆上，这种现象称为内存逃逸。简单来说，局部变量通过堆分配和回收，就叫内存逃逸。

逃逸是如何产生的？

如果一个函数返回对一个变量的引用，那么它就会发生逃逸。即任何时候，一个值被分享到函数栈范围之外，它都会在堆上被重新分配。在这里有一个例外，就是如果编译器可以证明在函数返回后不会再被引用的，那么就会分配到栈上，这个证明的过程叫做逃逸分析。

总结：

如果函数外部没有引用，则优先放到栈中；
如果函数外部存在引用，则必定放到堆中；

内存逃逸的危害

堆是一块没有特定结构，也没有固定大小的内存区域，可以根据需要进行调整。全局变量，内存占用较大的局部变量，函数调用结束后不能立刻回收的局部变量都会存在堆里面。变量在堆上的分配和回收都比在栈上开销大的多。对于 go 这种带 GC 的语言来说，会增加 gc 压力，同时也容易造成内存碎片(采用分区式存储管理的系统，在储存分配过程中产生的、不能供用户作业使用的主存里的小分区称成“内存碎片”。内存碎片分为内部碎片和外部碎片)。

逃逸的例子

向channel发送指针数据。因为在编译时，不知道channel中的数据会被哪个 goroutine 接收，因此编译器没法知道变量什么时候才会被释放，因此只能放入堆中。

package main
func main() {
ch := make(chan int, 1)
x := 5
ch <- x  // x 不发生逃逸，因为只是复制的值
ch1 := make(chan *int, 1)
y := 5
py := &y
ch1 <- py  // y 逃逸，因为 y 地址传入了chan中，编译时无法确定什么时候会被接收，所以也无法在函数返回后回收 y
}

局部变量在函数调用结束后还被其他地方使用，比如函数返回局部变量指针或闭包中引用包外的值。因为变量的生命周期可能会超过函数周期，因此只能放入堆中。

func Foo () func (){
x := 5 // x发生逃逸，因为在Foo调用完成后，被闭包函数用到，还不能回收，只能放到堆上存放
return func () {
x += 1
}
}
func main() {
inner := Foo()
inner()
}

在 slice 或 map 中存储指针。比如 []*string，其后面的数组可能是在栈上分配的，但其引用的值还是在堆上。

package main
func main() {
  var x int
  x = 10
  var ls []*int
  ls = append(ls, &x) // x发生逃逸，ls存储的是指针，所以ls底层的数组虽然在栈存储，但x本身却是逃逸到堆上
}

切片扩容后长度太大，导致栈空间不足，逃逸到堆上。

func main() {
var x int
x = 10
var ls []*int
ls = append(ls, &x) // x发生逃逸，ls存储的是指针，所以ls底层的数组虽然在栈存储，但x本身却是逃逸到堆上
}

在 interface 类型上调用方法。在 interface 类型上调用方法时会把interface变量使用堆分配，因为方法的真正实现只能在运行时知道。

package main
type foo interface {
  fooFunc()
}
type foo1 struct{}
func (f1 foo1) fooFunc() {}
func main() {
var f foo
f = foo1{}
f.fooFunc()  // 调用方法时，f发生逃逸，因为方法是动态分配的
}

如何避免内存逃逸？

对于小型的数据，使用传值而不是传指针，避免内存逃逸。
- 对于需要修改原对象值，或占用内存比较大的结构体，选择传指针。
- 对于只读的占用内存较小的结构体，直接传值能够获得更好的性能。
尽量避免使用长度不固定的 slice 切片，因为在编译期无法确定切片长度，只能将切片使用堆分配。
对于性能要求比较高且访问频次比较高的函数调用，谨慎使用 interface 调用方法。

参考

简单聊聊内存逃逸｜剑指offer - golang
Golang内存逃逸是什么？怎么避免内存逃逸？