Go語言中new和 make的區(qū)別詳解

1、new 的主要特性

在岳塘等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場(chǎng)前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站制作 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作按需網(wǎng)站開發(fā),公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),品牌網(wǎng)站設(shè)計(jì),全網(wǎng)營(yíng)銷推廣,成都外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè)公司,岳塘網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

首先 new 是內(nèi)建函數(shù)，定義也很簡(jiǎn)單：

func new(Type) *Type

內(nèi)建函數(shù) new 用來分配內(nèi)存，第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)類型，不是一個(gè)值，返回值是一個(gè)指向新分配類型零值的指針

實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似 new 的功能：

func newInt() *int {

var i int

return i

}

someInt := newInt()

函數(shù)的功能跟 someInt := new(int) 一模一樣。定義 new 開頭的函數(shù)時(shí)，出于約定也應(yīng)該返回類型的指針。

2、make 的主要特性

make 也是內(nèi)建函數(shù)，定義比 new 多了一個(gè)參數(shù)，返回值也不同：

func make(Type, size IntegerType) Type

內(nèi)建函數(shù) make 用來為 slice，map 或 chan 類型分配內(nèi)存和初始化一個(gè)對(duì)象(注意：只能用在這三種類型上)，跟 new 類似，第一個(gè)參數(shù)也是一個(gè)類型而不是一個(gè)值，跟 new 不同的是，make 返回類型的引用而不是指針，而返回值也依賴于具體傳入的類型，具體說明如下：

Slice: 第二個(gè)參數(shù) size 指定了長(zhǎng)度，容量和長(zhǎng)度相同。

可以傳入第三個(gè)參數(shù)來指定不同的容量值，但必須不能比長(zhǎng)度值小。

比如 make([]int, 0, 10)

Map: 根據(jù) size 大小來初始化分配內(nèi)存，不過分配后的 map 長(zhǎng)度為 0，如果 size 被忽略了，那么會(huì)在初始化分配內(nèi)存時(shí)分配一個(gè)小尺寸的內(nèi)存

Channel: 管道緩沖區(qū)依據(jù)緩沖區(qū)容量被初始化。如果容量為 0 或者忽略容量，管道沒有緩沖區(qū)。

3、總結(jié)

new 的作用是初始化一個(gè)指向類型的指針(*T)，make 的作用是為 slice，map 或 chan 初始化并返回引用(T)。

（十一）golang 內(nèi)存分析

編寫過C語言程序的肯定知道通過malloc()方法動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存，其中內(nèi)存分配器使用的是glibc提供的ptmalloc2。 除了glibc，業(yè)界比較出名的內(nèi)存分配器有Google的tcmalloc和Facebook的jemalloc。二者在避免內(nèi)存碎片和性能上均比glic有比較大的優(yōu)勢(shì)，在多線程環(huán)境中效果更明顯。

Golang中也實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存分配器，原理與tcmalloc類似，簡(jiǎn)單的說就是維護(hù)一塊大的全局內(nèi)存，每個(gè)線程(Golang中為P)維護(hù)一塊小的私有內(nèi)存，私有內(nèi)存不足再從全局申請(qǐng)。另外，內(nèi)存分配與GC（垃圾回收）關(guān)系密切，所以了解GC前有必要了解內(nèi)存分配的原理。

為了方便自主管理內(nèi)存，做法便是先向系統(tǒng)申請(qǐng)一塊內(nèi)存，然后將內(nèi)存切割成小塊，通過一定的內(nèi)存分配算法管理內(nèi)存。 以64位系統(tǒng)為例，Golang程序啟動(dòng)時(shí)會(huì)向系統(tǒng)申請(qǐng)的內(nèi)存如下圖所示：

預(yù)申請(qǐng)的內(nèi)存劃分為spans、bitmap、arena三部分。其中arena即為所謂的堆區(qū)，應(yīng)用中需要的內(nèi)存從這里分配。其中spans和bitmap是為了管理arena區(qū)而存在的。

arena的大小為512G，為了方便管理把a(bǔ)rena區(qū)域劃分成一個(gè)個(gè)的page，每個(gè)page為8KB,一共有512GB/8KB個(gè)頁；

spans區(qū)域存放span的指針，每個(gè)指針對(duì)應(yīng)一個(gè)page，所以span區(qū)域的大小為(512GB/8KB)乘以指針大小8byte = 512M

bitmap區(qū)域大小也是通過arena計(jì)算出來，不過主要用于GC。

span是用于管理arena頁的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)span中包含1個(gè)或多個(gè)連續(xù)頁，為了滿足小對(duì)象分配，span中的一頁會(huì)劃分更小的粒度，而對(duì)于大對(duì)象比如超過頁大小，則通過多頁實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)對(duì)象大小，劃分了一系列class，每個(gè)class都代表一個(gè)固定大小的對(duì)象，以及每個(gè)span的大小。如下表所示：

上表中每列含義如下：

class： class ID，每個(gè)span結(jié)構(gòu)中都有一個(gè)class ID, 表示該span可處理的對(duì)象類型

bytes/obj：該class代表對(duì)象的字節(jié)數(shù)

bytes/span：每個(gè)span占用堆的字節(jié)數(shù)，也即頁數(shù)乘以頁大小

objects: 每個(gè)span可分配的對(duì)象個(gè)數(shù)，也即（bytes/spans）/（bytes/obj）waste

bytes: 每個(gè)span產(chǎn)生的內(nèi)存碎片，也即（bytes/spans）%（bytes/obj）上表可見最大的對(duì)象是32K大小，超過32K大小的由特殊的class表示，該class ID為0，每個(gè)class只包含一個(gè)對(duì)象。

span是內(nèi)存管理的基本單位,每個(gè)span用于管理特定的class對(duì)象, 跟據(jù)對(duì)象大小，span將一個(gè)或多個(gè)頁拆分成多個(gè)塊進(jìn)行管理。src/runtime/mheap.go:mspan定義了其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

以class 10為例，span和管理的內(nèi)存如下圖所示：

spanclass為10，參照class表可得出npages=1,nelems=56,elemsize為144。其中startAddr是在span初始化時(shí)就指定了某個(gè)頁的地址。allocBits指向一個(gè)位圖，每位代表一個(gè)塊是否被分配，本例中有兩個(gè)塊已經(jīng)被分配，其allocCount也為2。next和prev用于將多個(gè)span鏈接起來，這有利于管理多個(gè)span，接下來會(huì)進(jìn)行說明。

有了管理內(nèi)存的基本單位span，還要有個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理span，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)叫mcentral，各線程需要內(nèi)存時(shí)從mcentral管理的span中申請(qǐng)內(nèi)存，為了避免多線程申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)不斷的加鎖，Golang為每個(gè)線程分配了span的緩存，這個(gè)緩存即是cache。src/runtime/mcache.go:mcache定義了cache的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

alloc為mspan的指針數(shù)組，數(shù)組大小為class總數(shù)的2倍。數(shù)組中每個(gè)元素代表了一種class類型的span列表，每種class類型都有兩組span列表，第一組列表中所表示的對(duì)象中包含了指針，第二組列表中所表示的對(duì)象不含有指針，這么做是為了提高GC掃描性能，對(duì)于不包含指針的span列表，沒必要去掃描。根據(jù)對(duì)象是否包含指針，將對(duì)象分為noscan和scan兩類，其中noscan代表沒有指針，而scan則代表有指針，需要GC進(jìn)行掃描。mcache和span的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示：

mchache在初始化時(shí)是沒有任何span的，在使用過程中會(huì)動(dòng)態(tài)的從central中獲取并緩存下來，跟據(jù)使用情況，每種class的span個(gè)數(shù)也不相同。上圖所示，class 0的span數(shù)比class1的要多，說明本線程中分配的小對(duì)象要多一些。

cache作為線程的私有資源為單個(gè)線程服務(wù)，而central則是全局資源，為多個(gè)線程服務(wù)，當(dāng)某個(gè)線程內(nèi)存不足時(shí)會(huì)向central申請(qǐng)，當(dāng)某個(gè)線程釋放內(nèi)存時(shí)又會(huì)回收進(jìn)central。src/runtime/mcentral.go:mcentral定義了central數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

lock: 線程間互斥鎖，防止多線程讀寫沖突

spanclass : 每個(gè)mcentral管理著一組有相同class的span列表

nonempty: 指還有內(nèi)存可用的span列表

empty: 指沒有內(nèi)存可用的span列表

nmalloc: 指累計(jì)分配的對(duì)象個(gè)數(shù)線程從central獲取span步驟如下：

將span歸還步驟如下：

從mcentral數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可見，每個(gè)mcentral對(duì)象只管理特定的class規(guī)格的span。事實(shí)上每種class都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)mcentral,這個(gè)mcentral的集合存放于mheap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。src/runtime/mheap.go:mheap定義了heap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

lock： 互斥鎖

spans: 指向spans區(qū)域，用于映射span和page的關(guān)系

bitmap：bitmap的起始地址

arena_start: arena區(qū)域首地址

arena_used: 當(dāng)前arena已使用區(qū)域的最大地址

central: 每種class對(duì)應(yīng)的兩個(gè)mcentral

從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可見，mheap管理著全部的內(nèi)存，事實(shí)上Golang就是通過一個(gè)mheap類型的全局變量進(jìn)行內(nèi)存管理的。mheap內(nèi)存管理示意圖如下：

系統(tǒng)預(yù)分配的內(nèi)存分為spans、bitmap、arean三個(gè)區(qū)域，通過mheap管理起來。接下來看內(nèi)存分配過程。

針對(duì)待分配對(duì)象的大小不同有不同的分配邏輯：

(0, 16B) 且不包含指針的對(duì)象： Tiny分配

(0, 16B) 包含指針的對(duì)象：正常分配

[16B, 32KB] : 正常分配

(32KB, -) : 大對(duì)象分配其中Tiny分配和大對(duì)象分配都屬于內(nèi)存管理的優(yōu)化范疇，這里暫時(shí)僅關(guān)注一般的分配方法。

以申請(qǐng)size為n的內(nèi)存為例，分配步驟如下：

Golang內(nèi)存分配是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，其中還摻雜了GC的處理，這里僅僅對(duì)其關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，了解其原理而又不至于深陷實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。1、Golang程序啟動(dòng)時(shí)申請(qǐng)一大塊內(nèi)存并劃分成spans、bitmap、arena區(qū)域

2、arena區(qū)域按頁劃分成一個(gè)個(gè)小塊。

3、span管理一個(gè)或多個(gè)頁。

4、mcentral管理多個(gè)span供線程申請(qǐng)使用

5、mcache作為線程私有資源，資源來源于mcentral。

Golang 1.14中內(nèi)存分配、清掃和內(nèi)存回收

Golang的內(nèi)存分配是由golang runtime完成，其內(nèi)存分配方案借鑒自tcmalloc。

主要特點(diǎn)就是

本文中的element指一定大小的內(nèi)存塊是內(nèi)存分配的概念，并為出現(xiàn)在golang runtime源碼中

本文講述x8664架構(gòu)下的內(nèi)存分配

Golang 內(nèi)存分配有下面幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)

Tiny對(duì)象是指內(nèi)存尺寸小于16B的對(duì)象，這類對(duì)象的分配使用mcache的tiny區(qū)域進(jìn)行分配。當(dāng)tiny區(qū)域空間耗盡時(shí)刻，它會(huì)從mcache.alloc[tinySpanClass]指向的mspan中找到空閑的區(qū)域。當(dāng)然如果mcache中span空間也耗盡，它會(huì)觸發(fā)從mcentral補(bǔ)充mspan到mcache的流程。

小對(duì)象是指對(duì)象尺寸在（16B，32KB]之間的對(duì)象，這類對(duì)象的分配原則是：

1、首先根據(jù)對(duì)象尺寸將對(duì)象歸為某個(gè)SpanClass上，這個(gè)SpanClass上所有的element都是一個(gè)統(tǒng)一的尺寸。

2、從mcache.alloc[SpanClass]找到mspan，看看有無空閑的element，如果有分配成功。如果沒有繼續(xù)。

3、從mcentral.allocSpan[SpanClass]的nonempty和emtpy中找到合適的mspan，返回給mcache。如果沒有找到就進(jìn)入mcentral.grow()—mheap.alloc()分配新的mspan給mcentral。

大對(duì)象指尺寸超出32KB的對(duì)象，此時(shí)直接從mheap中分配，不會(huì)走mcache和mcentral，直接走mheap.alloc()分配一個(gè)SpanClass==0 的mspan表示這部分分配空間。

對(duì)于程序分配常用的tiny和小對(duì)象的分配，可以通過無鎖的mcache提升分配性能。mcache不足時(shí)刻會(huì)拿mcentral的鎖，然后從mcentral中充mspan 給mcache。大對(duì)象直接從mheap 中分配。

在x8664環(huán)境上，golang管理的有效的程序虛擬地址空間實(shí)質(zhì)上只有48位。在mheap中有一個(gè)pages pageAlloc成員用于管理golang堆內(nèi)存的地址空間。golang從os中申請(qǐng)地址空間給自己管理，地址空間申請(qǐng)下來以后，golang會(huì)將地址空間根據(jù)實(shí)際使用情況標(biāo)記為free或者alloc。如果地址空間被分配給mspan或大對(duì)象后，那么被標(biāo)記為alloc，反之就是free。

Golang認(rèn)為地址空間有以下4種狀態(tài)：

Golang同時(shí)定義了下面幾個(gè)地址空間操作函數(shù)：

在mheap結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)名為pages成員，它用于golang 堆使用虛擬地址空間進(jìn)行管理。其類型為pageAlloc

pageAlloc 結(jié)構(gòu)表示的golang 堆的所有地址空間。其中最重要的成員有兩個(gè)：

在golang的gc流程中會(huì)將未使用的對(duì)象標(biāo)記為未使用，但是這些對(duì)象所使用的地址空間并未交還給os。地址空間的申請(qǐng)和釋放都是以golang的page為單位（實(shí)際以chunk為單位）進(jìn)行的。sweep的最終結(jié)果只是將某個(gè)地址空間標(biāo)記可被分配，并未真正釋放地址空間給os，真正釋放是后文的scavenge過程。

在gc mark結(jié)束以后會(huì)使用sweep()去嘗試free一個(gè)span；在mheap.alloc 申請(qǐng)mspan時(shí)刻，也使用sweep去清掃一下。

清掃mspan主要涉及到下面函數(shù)

如上節(jié)所述，sweep只是將page標(biāo)記為可分配，但是并未把地址空間釋放；真正的地址空間釋放是scavenge過程。

真正的scavenge是由pageAlloc.scavenge()—sysUnused()將掃描到待釋放的chunk所表示的地址空間釋放掉（使用sysUnused()將地址空間還給os）

golang的scavenge過程有兩種：

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