Golang應用程序性能優化技巧有哪些

這篇文章主要講解了“Golang應用程序性能優化技巧有哪些”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Golang應用程序性能優化技巧有哪些”吧！

一、概述

隨著科技的進步，人人都想要快速的應用，用戶想要快速的交付，開發者想要快速的性能，創業者想要兩者兼而有之。這就需要優化您的應用程序性能。您需要提高應用程序的速度和性能，使其成為市場上最好的。您想要優化 Golang 應用程序的主要原因有兩個——資源效率和改善操作延遲。您的應用程序的最終目標應該是它不需要太多資源而繼續等待操作。盡管您的 Golang 應用程序太復雜以至于無法執行其中一項任務，但它必須依賴另一項任務，這樣一來，它就變成了一個死循環的依賴項。

二、關于性能優化的方向

延遲問題

延遲優化需要分析程序的瓶頸。主要目的在于優化特定功能的延遲。當您提高程序的資源效率時，延遲會自動改善。然而，改善延遲可能需要增加資源消耗。故此，我們需要意識到程序的瓶頸和熱點，并同時處理這些問題。

資源效率

您可以提高應用程序性能以優化資源使用。程序的某些部分比其他部分需要更多的資源，您應該為您的應用程序找到這樣的熱點。如 CPU、帶寬或內存。

算法效率

通常程序可以采用不同的算法來執行相同的操作，但效率往往因為各種因素不一而產生不一樣的效果，所以通過實施算法優化，我們可以最大限度地提高應用程序的性能。

三、提高 Golang 應用程序性能的最佳實踐

1. 并行化 CPU 工作

同步需要花費大量時間，當您使用可用內核并行工作時，它肯定會優化 Golang 應用程序性能。這是線性加速應用程序執行的重要一步。這也屬于Golang相對于其他語言的天然優勢（自帶彈藥庫）。另外并行不一定最優，但能并行的場景，必然對我們有利，因為Golang天生麗質。

下面我們以計算也給目錄的文件總大小為例。分別以非并行和并行兩種方式進行對比

//非并行版本

package main

import (
	"fmt"
	"io/ioutil"
	"log"
	"path/filepath"
	"time"
)

const (
	//目標目錄
	TargetPath = "G:\\go"
)

// 遞歸計算目錄下所有文件
func walkDir(path string, fileSize chan<- int64) {
	fmt.Printf("\rwalk ... %s\n", path)
	entries, err := ioutil.ReadDir(path)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
		return
	}
	for _, e := range entries {
		if e.IsDir() {
			walkDir(filepath.Join(path, e.Name()), fileSize)
		} else {
			fileSize <- e.Size()
		}
	}
}

func main() {
	//文件大小chennel
	fileSize := make(chan int64)
	//文件總大小
	var sizeCount int64
	//文件數目
	var fileCount int

	//計算目錄下所有文件占的大小總和
	go func() {
		walkDir(TargetPath, fileSize)
		defer close(fileSize)
	}()

	t := time.Now()
	for size := range fileSize {
		fileCount++
		sizeCount += size
	}
	fmt.Println("used time: " + time.Since(t).String())
	fmt.Printf("total size: %.1fGB\nfile count: %d\n", float64(sizeCount)/1e9, fileCount)
}

//-------------結果---------------

used time: 41.6566073s
total size: 8.5GB
file count: 416088

//并行版本

package main

import (
	"fmt"
	"io/ioutil"
	"log"
	"path/filepath"
	"sync"
	"time"
)

const (
	//goTest目錄
	TargetPath = "G:\\go"
)

var waitGroup sync.WaitGroup
var ch = make(chan struct{}, 255)

// 遞歸計算目錄下所有文件
func walkDir(path string, fileSize chan<- int64) {
	defer waitGroup.Done()
	fmt.Printf("\rwalk ... %s\n", path)
	ch <- struct{}{} //限制并發量
	entries, err := ioutil.ReadDir(path)
	<-ch
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
		return
	}
	for _, e := range entries {
		if e.IsDir() {
			waitGroup.Add(1)
			go walkDir(filepath.Join(path, e.Name()), fileSize)
		} else {
			fileSize <- e.Size()
		}
	}
}

func main() {
	//文件大小chennel
	fileSize := make(chan int64)
	//文件總大小
	var sizeCount int64
	//文件數目
	var fileCount int
	//計算目錄下所有文件占的大小總和
	waitGroup.Add(1)
	go walkDir(TargetPath, fileSize)
	go func() {
		defer close(fileSize)
		waitGroup.Wait()
	}()
	t := time.Now()
	for size := range fileSize {
		fileCount++
		sizeCount += size
	}
	fmt.Println("used time: " + time.Since(t).String())
	fmt.Printf("total size: %.1fGB\nfile count: %d\n", float64(sizeCount)/1e9, fileCount)
}
//-------------結果---------------
used time: 7.3528287s
total size: 8.5GB 
file count: 416088

很明顯，我們采用并行方式后，程序的運行效率提升了接近6倍，所以，我們在適當場景下使用合適的方式進行并行編程，就能為我們程序帶來意想不到的效果。當然上面的代碼有些瑕疵，例如goroutine的創建不應該手動，而應該使用協程池等方式。

2.觀察你的超時

通常，輸入輸出操作需要更多時間，從而導致延遲。要克服這個問題，您應該避免在不知道其將消耗的時間的情況下執行任何 I/O 任務。在為每個網絡請求設置超時之前，您應該使用 SetDeadline、SetReadDeadline 和 SetWriteDeadline。

3. 使 I/O 操作異步

最常見的瓶頸是由于網絡事務和文件輸入/輸出執行造成的。因此，為了優化您的 Golang 應用程序性能，您可以使獨立的 I/O 異步。以這種方式，此類操作并行運行并改善下游延遲。此外，您可以使用 sync.WaitGroup 來同步多個 I/O 操作。

4.減少Goroutines的使用

使用 Goroutines 非常便宜且易于使用，這讓我們覺得它幾乎是免費的。但 goroutines 確實會占用大量內存，從而影響應用程序性能。通常，Go 開發人員會在不計算或不知道何時退出的情況下創建無限的 goroutine。因此，建議您僅在知道 goroutine 何時退出時才啟動它。采用協程池來進行管理，我們不再贅述如何創建一個協程池，其他章節中我們將重點介紹。

5. 使用無鎖算法

您應該避免同步，因為它會導致競爭。為了提高延遲和效率，您應該防止互斥。許多無鎖解決方案可用于一些常見的數據結構。如果確實需要鎖，你首選的應該為atomic,然后才為mutex。

6. 使用已編譯的正則表達式

有些程序可能會多次使用同一個正則表達式，如果在每次使用前都編譯正則表達式，應用程序會很低效。因此，對于重復匹配，您應該使用已編譯的正則表達式。 性能差距還是很明顯的，需要注意。

7.避免使用cgo

Go 程序可以通過使用 cgo 調用 C 庫。但是cgo函數的開銷很大，它在運行過程中會消耗線程，就像阻塞I/O一樣。您不應該在緊密循環之間調用 C 代碼。為了 Golang 應用程序的最佳性能，最好避免使用 cgo。后續的文章中我們將介紹如何優化cgo的性能。（既然不得不用，那么將如何用好cgo)

8.不要在熱點分配內存

當您創建新對象時，系統會消耗內存和 CPU 周期，從而增加延遲。它占用GC效率，所以頻繁創建對象可不是個好事情，尤其是在熱點地區。因此，只要有可能，您應該重用對象，考慮sync.Pool

9.用好sync.RWMutex

同步的重對象的完全鎖定，goroutines 需要等待很長時間。因此在讀多寫少的場景中，優先考慮sync.RWMutex

10. 在文本格式上使用二進制 -

兩種二進制文本格式在 PostgresSQL 中均有效。但是二進制比文本格式快。使用二進制形式時，僅在從網絡字節序轉換時才需要處理。因此，對于 PostgresSQL 服務器，二進制格式比文本格式的傳輸效率更高。

11. 利用緩沖 I/O-

訪問單個對象需要磁盤操作，這會破壞程序的效率。使用緩沖輸入/輸出將有效地提高您的應用程序速度，它必須讀取和寫入更大的數據塊。

12. 更喜歡使用 StringBuffer 或 StringBuilder-

使用“+”和“+=”運算符，系統在每次賦值時分配一個新字符串。為了克服這種低效率，您應該使用 StringBuffer 和 StringBuilder 來快速執行您的程序。具體見我另一篇文章：再論Golang字符串拼接問題

13. 選擇 Protocol Buffers 和 MessagePack

避免使用官方提供的Gob 和 JSON 作為序列化反序列化方案，因為它們使用了反射，實現的方式相當丑陋。我們推薦應該使用 Protocol Buffers 和 MessagePack作為二進制的序列化方案，當然你非要用json序列化和反序列化，我們給出社區中給出的兩種技術方案，都對JSON的操作進行性能上的優化。

1.sonic

sonic 是字節跳動開源的一款 Golang JSON 庫，基于即時編譯（Just-In-Time Compilation）與向量化編程（Single Instruction Multiple Data）技術，大幅提升了 Go 程序的 JSON 編解碼性能。同時結合 lazy-load 設計思想，它也為不同業務場景打造了一套全面高效的 API。自 2021 年 7 月份發布以來， sonic 已被抖音、今日頭條等業務采用，累計為字節跳動節省了數十萬 CPU 核。

項目地址：sonic

2.go-json

go-json與其他庫相比，在編碼和解碼方面都非常快。 通過使用自動代碼生成來提高性能或使用專用接口，它更容易實現，但敢于堅持與 并且是簡單接口的兼容性。另外它高度兼容系統json庫，所以你可以快速在你的項目中進行替換使用。它采用對象池，避免反射等手段進行優化。

14.預分配切片

當您的需求達到其當前容量時，Golang 會自動分配內存。在重新分配期間，系統會在數據移動到新位置時新的內存。為了避免這種內存浪費和不必要的垃圾收集，您應該盡可能預分配足夠的使用內存。切片不是List,所以不要以為 var s =[]int={}，以后直接append就好了，因為不斷的擴容會帶來無窮的性能損害。

15. 對map能使用 int就別string

如果您的應用程序使用map，那么您應該在可以使用int作為key時就不要用string作為key。

感謝各位的閱讀，以上就是“Golang應用程序性能優化技巧有哪些”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Golang應用程序性能優化技巧有哪些這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！