Go 切片導致內存泄露,被坑兩次了!


 

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前段時間在我的 Go 讀者群里,有小伙伴們在糾結切片(slice)的問題,我寫了這篇《Go 切片這道題,吵了一個下午!》,引起了一撥各種討論,還是比較欣慰的。

這不,有小伙伴給我提出了新的題材:

圖片來自讀者微信提問

提出的是 Go 中很容易踩坑的切片內存泄露問題。作為寵粉的煎魚肯定不會放過,爭取讓大家都避開這個 “坑”。

今天這篇文章,就由煎魚帶大家來了解這個問題:Go 切片可能可以怎么泄露法?

切片泄露的可能

在業務代碼的編寫上,我們經常會接受來自外部的接口數據,再把他插入到對應的數據結構中去,再進行下一步的業務聚合、裁剪、封裝、處理。

像在 PHP 語言,常常會放到數組(array)中。在 Go 語言,會放到切片(slice)中。因此在 Go 的切片處理邏輯中,常常會涉及到如下類似的動作。

示例代碼如下:

var a []int

func f(b []int) []int {
 a = b[:2]
 return a
}

func main() {
    ...
}

仔細想想,這段程序有沒有問題,是否存在內存泄露的風險?

答案是:有的。有明確的切片內存泄露的可能性和風險。

切片底層結構

可能有些小伙伴會疑惑,怎么就有問題了,是哪里有問題?

這里就得復習一下切片的底層基本數據結構了,切片在運行時的表現是 SliceHeader 結構體,定義如下:

type SliceHeader struct {
 Data uintptr
 Len  int
 Cap  int
}
  • Data:指向具體的底層數組。
  • Len:代表切片的長度。
  • Cap:代表切片的容量。

要點是:切片真正存儲數據的地方,是一個數組。切片的 Data 屬性中存儲的是指向所引用的數組指針地址

背后的原因

在上述案例中,我們有一個包全局變量 a,共有 2 個切片 a 和 b,截取了 b 的一部分賦值給了 a,兩者存在着關聯。

從程序的直面來看,截取了 b 的一部分賦值給了 a,結構似乎是如下圖:

 

 

但我們進一步打開程序底層來看,他應該是如下圖所示

 

 

 

切片 a 和 b 都共享着同一個底層數組(共享內存塊),sliceB 包含全部所引用的字符。sliceA 只包含了 [:2],也就是 0 和 1 兩個索引位的字符。

那他們泄露在哪里了?

泄露的點

泄露的點,就在於雖然切片 b 已經在函數內結束了他的使命了,不再使用了。但切片 a 還在使用,切片 a 和 切片 b 引用的是同一塊底層數組(共享內存塊)。

關鍵點:切片 a 引用了底層數組中的一段

 

 

雖然切片 a 只有底層數組中 0 和 1 兩個索引位正在被使用,其余未使用的底層數組空間毫無作用。但由於正在被引用,他們也不會被 GC,因此造成了泄露。

解決辦法

解決的辦法,就是利用切片的特性。當切片的容量空間不足時,會重新申請一個新的底層數組來存儲,讓兩者徹底分手

示例代碼如下:

var a []int
var c []int    // 第三者

func f(b []int) []int {
 a = b[:2]
  
  // 新的切片 append 導致切片擴容
 c = append(c, b[:2]...)
 fmt.Printf("a: %p\nc: %p\nb: %p\n", &a[0], &c[0], &b[0])
  
 return a
}

輸出結果:

a: 0xc000102060
c: 0xc000124010
b: 0xc000102060

這段程序,新增了一個變量 c,他容量為 0。此時將期望的數據,追加過去。自然而然他就會遇到容量空間不足的情況,也就能實現申請新底層數據。

我們再將原本的切片置為 nil,就能成功實現兩者分手的目標了。

總結

在今天這篇文章中,我們介紹了 Go 切片的一種常見的內存泄露方式。雖然我們在日常使用的時候可能沒關注到。

主要原因還是由於切片的大多數使用場景,體量都比較小。又或是不知不覺就自己擴容了,就變成暫時性泄露了。

這依然是存在風險的,在編寫 Go 代碼時需要謹慎。畢竟這可是 Go 語言官方自己都踩過坑的 “坑”


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