我們通常用golang來構建高并發場景下的應用，但是由于golang內建的GC機制會影響應用的性能，為了減少GC，golang提供了對象重用的機制，也就是sync.Pool對象池。 sync.Pool是可伸縮的，并發安全的。其大小僅受限于內存的大小，可以被看作是一個存放可重用對象的值的容器。 設計的目的是存放已經分配的但是暫時不用的對象，在需要用到的時候直接從pool中取。
任何存放區其中的值可以在任何時候被刪除而不通知，在高負載下可以動態的擴容，在不活躍時對象池會收縮。
sync.Pool首先聲明了兩個結構體
// Local per-P Pool appendix.
type poolLocalInternal struct {
private interface{} // Can be used only by the respective P.
shared []interface{} // Can be used by any P.
Mutex // Protects shared.
}
type poolLocal struct {
poolLocalInternal
// Prevents false sharing on widespread platforms with
// 128 mod (cache line size) = 0 .
pad [128 - unsafe.Sizeof(poolLocalInternal{})%128]byte
}
為了使得在多個goroutine中高效的使用goroutine，sync.Pool為每個P(對應CPU)都分配一個本地池，當執行Get或者Put操作的時候，會先將goroutine和某個P的子池關聯，再對該子池進行操作。 每個P的子池分為私有對象和共享列表對象，私有對象只能被特定的P訪問，共享列表對象可以被任何P訪問。因為同一時刻一個P只能執行一個goroutine，所以無需加鎖，但是對共享列表對象進行操作時，因為可能有多個goroutine同時操作，所以需要加鎖。
值得注意的是poolLocal結構體中有個pad成員，目的是為了防止false sharing。cache使用中常見的一個問題是false sharing。當不同的線程同時讀寫同一cache line上不同數據時就可能發生false sharing。false sharing會導致多核處理器上嚴重的系統性能下降。具體的可以參考偽共享(False Sharing)。
類型sync.Pool有兩個公開的方法，一個是Get，一個是Put, 我們先來看一下Put的源碼。
// Put adds x to the pool.
func (p *Pool) Put(x interface{}) {
if x == nil {
return
}
if race.Enabled {
if fastrand()%4 == 0 {
// Randomly drop x on floor.
return
}
race.ReleaseMerge(poolRaceAddr(x))
race.Disable()
}
l := p.pin()
if l.private == nil {
l.private = x
x = nil
}
runtime_procUnpin()
if x != nil {
l.Lock()
l.shared = append(l.shared, x)
l.Unlock()
}
if race.Enabled {
race.Enable()
}
}
如果放入的值為空，直接return.檢查當前goroutine的是否設置對象池私有值，如果沒有則將x賦值給其私有成員，并將x設置為nil。如果當前goroutine私有值已經被設置，那么將該值追加到共享列表。
func (p *Pool) Get() interface{} {
if race.Enabled {
race.Disable()
}
l := p.pin()
x := l.private
l.private = nil
runtime_procUnpin()
if x == nil {
l.Lock()
last := len(l.shared) - 1
if last >= 0 {
x = l.shared[last]
l.shared = l.shared[:last]
}
l.Unlock()
if x == nil {
x = p.getSlow()
}
}
if race.Enabled {
race.Enable()
if x != nil {
race.Acquire(poolRaceAddr(x))
}
}
if x == nil p.New != nil {
x = p.New()
}
return x
}
- 嘗試從本地P對應的那個本地池中獲取一個對象值, 并從本地池沖刪除該值。
- 如果獲取失敗，那么從共享池中獲取, 并從共享隊列中刪除該值。
- 如果獲取失敗，那么從其他P的共享池中偷一個過來，并刪除共享池中的該值(p.getSlow())。
- 如果仍然失敗，那么直接通過New()分配一個返回值，注意這個分配的值不會被放入池中。New()返回用戶注冊的New函數的值，如果用戶未注冊New，那么返回nil。
最后我們來看一下init函數。
func init() {
runtime_registerPoolCleanup(poolCleanup)
}
可以看到在init的時候注冊了一個PoolCleanup函數，他會清除掉sync.Pool中的所有的緩存的對象，這個注冊函數會在每次GC的時候運行，所以sync.Pool中的值只在兩次GC中間的時段有效。
package main
import (
"sync"
"time"
"fmt"
)
var bytePool = sync.Pool{
New: func() interface{} {
b := make([]byte, 1024)
return b
},
}
func main() {
//defer
//debug.SetGCPercent(debug.SetGCPercent(-1))
a := time.Now().Unix()
for i:=0;i1000000000;i++{
obj := make([]byte, 1024)
_ = obj
}
b := time.Now().Unix()
for j:=0;j1000000000;j++ {
obj := bytePool.Get().(*[]byte)
_ = obj
bytePool.Put(obj)
}
c := time.Now().Unix()
fmt.Println("without pool ", b - a, "s")
fmt.Println("with pool ", c - b, "s")
}
可見GC對性能影響不大，因為shared list太長也會耗時。
總結：
通過以上的解讀，我們可以看到，Get方法并不會對獲取到的對象值做任何的保證，因為放入本地池中的值有可能會在任何時候被刪除，但是不通知調用者。放入共享池中的值有可能被其他的goroutine偷走。 所以對象池比較適合用來存儲一些臨時切狀態無關的數據，但是不適合用來存儲數據庫連接的實例，因為存入對象池重的值有可能會在垃圾回收時被刪除掉，這違反了數據庫連接池建立的初衷。
根據上面的說法，Golang的對象池嚴格意義上來說是一個臨時的對象池，適用于儲存一些會在goroutine間分享的臨時對象。主要作用是減少GC，提高性能。在Golang中最常見的使用場景是fmt包中的輸出緩沖區。
在Golang中如果要實現連接池的效果，可以用container/list來實現，開源界也有一些現成的實現，比如go-commons-pool，具體的讀者可以去自行了解。
參考資料：
go語言的官方包sync.Pool的實現原理和適用場景
sync.Pool源碼
到此這篇關于深入Golang中的sync.Pool詳解的文章就介紹到這了,更多相關Golang sync.Pool內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
