大家好，我是煎魚(yú)。

最近 Go 核心團(tuán)隊(duì)成員 @Michael Knyszek 發(fā)起針對(duì) memory regions 的社區(qū)討論。

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試圖引入新的基于區(qū)域的內(nèi)存管理（Region-based memory management），并再次之前提到的 Arena 實(shí)驗(yàn)給撈一下。

“基于區(qū)域的內(nèi)存管理” 是什么

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，基于區(qū)域的內(nèi)存管理（Region-Based Memory Management）是一種內(nèi)存管理方式，其中每個(gè)被分配的對(duì)象都會(huì)被歸屬到一個(gè)特定的區(qū)域（下也稱(chēng)：region）。

區(qū)域也被稱(chēng)為區(qū)段、場(chǎng)地、空間或內(nèi)存上下文。一個(gè)區(qū)域是多個(gè)已分配對(duì)象的集合，這些對(duì)象可以通過(guò)一次性高效的操作被整體重新分配或釋放。

在優(yōu)勢(shì)上，區(qū)域分配在內(nèi)存的分配和釋放上具有較低的開(kāi)銷(xiāo)！

業(yè)務(wù)背景

煎魚(yú)注：為什么這次叫 “業(yè)務(wù)背景”。因?yàn)槲腋惺艿搅怂麄?Google 想強(qiáng)烈把這個(gè)輪子放進(jìn) Go 里的沖動(dòng)。所以就不是單純的 “背景” 了。

之前有過(guò) Arena 實(shí)驗(yàn)庫(kù)。該類(lèi)型允許直接將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配到其中，并允許批量提前釋放 Arena 內(nèi)存，首次提供了手動(dòng)管理內(nèi)存的方式。一度在圈內(nèi)鬧的很大。

但，作者很無(wú)語(yǔ)的表示：“很不幸的是，由于 Arean 與語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的兼容性較差，將 Arean 添加到標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的提議被無(wú)限期擱置！”

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這次再出現(xiàn)，想必就是 Google 團(tuán)隊(duì)里的 Go 同學(xué)還是想再試試。

新提案

提案背景

在原有的 Arean 提案設(shè)計(jì)中，應(yīng)用的 API 要使用 arean，必須接受一個(gè)額外的參數(shù)：要分配到哪個(gè) arean。和 context 類(lèi)似。

有太多的應(yīng)用程序 API 需要更新才能很好地與 Go 語(yǔ)言的編寫(xiě)方式集成，而且這會(huì)讓這些應(yīng)用程序接口變得更糟糕。這也是最終被很多人反對(duì)的原因之一。

因此本次新提案提出了一種可組合的方法，即以用戶定義的 goroutine-local 內(nèi)存區(qū)域的形式來(lái)替代原先 arena 的方式。

具體設(shè)計(jì)

本次新提案提出的是新的庫(kù)，造一個(gè)新輪子去覆蓋老的輪子(:doge

region 庫(kù)的函數(shù)簽名如下：

package region

func Do(f func())

func Ignore(g func())

一共包含兩個(gè)方法。看起來(lái)很少，但有一定的 “學(xué)問(wèn)” 在。

以下具體講講兩個(gè)方法的作用和使用方向。

1、Do 方法

函數(shù)作用：該方法創(chuàng)建一個(gè)新的 region，并在該 region 中調(diào)用參數(shù) f（閉包函數(shù)）。當(dāng) Do 返回時(shí)，該 region 會(huì)被銷(xiāo)毀。

核心特性如下：

• 隱式內(nèi)存綁定：在 f 及其調(diào)用鏈中分配的內(nèi)存可能會(huì)被隱式綁定到當(dāng)前的 region。
• 自動(dòng)解綁：內(nèi)存在特定場(chǎng)景會(huì)自動(dòng)從 region 中解綁，例如：

該內(nèi)存被其他 region 引用。

被其他 goroutine 或調(diào)用方（包括 Do 的調(diào)用者及其上層調(diào)用者）引用；或被其他未綁定到此 region 的內(nèi)存引用。

• 資源回收：如果 region 被銷(xiāo)毀時(shí)仍有內(nèi)存綁定到它，這些內(nèi)存將由 runtime 主動(dòng)回收。
• 性能優(yōu)化：
• 正確使用時(shí)，可通過(guò)內(nèi)存復(fù)用降低資源成本，減輕垃圾回收（GC）的壓力。
• 錯(cuò)誤使用可能增加資源成本，因?yàn)閺?region 中解綁內(nèi)存也有代價(jià)。
• 局部性：
• region 僅對(duì)創(chuàng)建它的 goroutine 有效，不能傳播到新創(chuàng)建的 goroutine。
• 異常處理：
• 當(dāng) f 的執(zhí)行因?yàn)?panic 或調(diào)用 runtime.Goexit 終止時(shí)，region 會(huì)像正常返回一樣銷(xiāo)毀。

2、Ignore 方法

函數(shù)作用：該方法讓 g 及其調(diào)用鏈忽略當(dāng)前 goroutine 上已激活使用的 region。用于排除已知生命周期長(zhǎng)于 region 的內(nèi)存，從而更高效地利用 region。

性能上，使用 Ignore 主動(dòng)排除內(nèi)存比自動(dòng)解綁更高效。作為兜底邏輯，在沒(méi)有激活 region 的情況下調(diào)用 Ignore 方法不會(huì)有任何效果。

使用例子

官方給出的最簡(jiǎn)單的基本例子。

代碼如下：

var keep *int
region.Do(func() {
 w := new(int)
 x := new(MyStruct)
 y := make([]int, 10)
 z := make(map[string]string)
 *w = use(x, y, z)
 keep = w // w 從 region 中解除綁定
}) // x、y 和 z 的內(nèi)存會(huì)被緊急清理，而 w 則不會(huì)。

這個(gè)例子想表述的是：所有主要的內(nèi)置函數(shù)都適用于 region 功能。而且從 region 中泄漏的指針會(huì)導(dǎo)致其指向的內(nèi)存從 region 中解除綁定。

嵌套的使用例子。代碼如下：

region.Do(func() {
 z := new(MyStruct)
 var y *MyStruct
 region.Do(func() {
  x := new(MyStruct)
  use(x, z) // z 可在該內(nèi)部 region 內(nèi)自由使用
  y = x // x 不受任何 region 的約束
 })
 use(y)
})

這個(gè)例子主要演示 region 嵌套 region 的使用。

總結(jié)

這次 Go 核心團(tuán)隊(duì)想要引入支持手動(dòng)做內(nèi)存管理的決心感覺(jué)非常大。畢竟 arean 被 ban 了后又沉淀了一段時(shí)間，馬上又推出了 region 的新提案。

Region 本次在討論階段，相信很快就會(huì)進(jìn)入下個(gè)階段。我們通過(guò)本文先進(jìn)行快速了解。可以繼續(xù)保持關(guān)注和期待！