Go arena 民間庫來了，可以手動管理內存！
大家好，我是煎魚。
上年我們有討論過關于 Go arena 手動管理內存的相關提案。一開始還高歌猛進，但沒想到后面由于嚴重的 API 問題（想把 arena 應用到其他的標準庫中，但會引入大問題）：
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Go 核心團隊中途咕咕咕到現在，沒有新的推動和突破性進展，實屬尷尬。
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最近有社區的大佬有了新的動作，來自 Grafana 的 @Miguel ángel Ortu?o 開源了一個新的第三方庫 ortuman/nuke[1]，用于完成 arena 手動管理內存的訴求。
今天我們基于官方資料此進行使用分享和介紹，也好未雨綢繆一下。
溫習前置知識
Arena 指的是一種從一個連續的內存區域分配一組內存對象的方式。當然了，它的重點是要手動管理內存，實現一些編程上的內存管理目標。
優點比一般的內存分配更有效率，也可以一次性釋放。缺點上需要程序員在編程時手動管理，有可能會泄漏和錯釋放，增大了心智負擔。
簡單來講就是，Arena 可以手動管理內存，可以做很多事，有利有弊。也 “容易” 崩。
快速介紹
安裝
安裝命令如下：
go get -u github.com/ortuman/nuke需要注意這個庫要求 go >= 1.21.7，在實際下載前建議先進行升級。
使用案例
常規使用
基本使用該 arean 庫的用法，代碼如下：
import (
"github.com/ortuman/nuke"
)
type Foo struct{ A int }
func main() {
arena := nuke.NewMonotonicArena(256*1024, 80)
fooRef := nuke.New[Foo](arena "Foo")
fooSlice := nuke.MakeSlice[Foo](arena, 0, 10 "Foo")
for i := 0; i < 20; i++ {
fooSlice = nuke.SliceAppend(arena, fooSlice, Foo{A: i})
}
// 做一些煎魚的業務邏輯...
arena.Reset(true)
...
}- 初始化一個新的 arean 內存區域，緩沖區大小為 256KB，最大內存上限為 20MB。
- 聲明和分配一個 Foo 類型的新對象和容量為 10 個元素的 Foo 切片。
- 業務邏輯完成后，重置所申請的 arean 內存區域（釋放）。
以上是最常用的方式，相當于在某一塊代碼片段中進行初始化和處理。
基于 context 場景
如果我們需要在 HTTP 請求這類整個生命周期中去使用。
可以借助 context，使用如下方式：
func httpHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
arena := nuke.NewMonotonicArena(64*1024, 10)
defer arena.Reset(true)
ctx := nuke.InjectContextArena(r.Context(), arena)
processRequest(ctx)
// 給煎魚靜悄悄干點什么...
}
func processRequest(ctx context.Context) {
arena := nuke.ExtractContextArena(ctx)
// ...
}
func main() {
http.HandleFunc("/", httpHandler) fmt.Println("Server is listening on port 8080...")
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}在請求端 http context 中注入 arena，再在實際處理的地方通過 context 獲取 arena，以此達到穿越整體生命周期的方式。
基于并發場景
默認場景下，nuke.NewMonotonicArena 初始化出來的 arena，有一個隱性的坑，他不是并發安全的！
大膽猜測，這是基于性能的考慮，所以沒有做到一起。畢竟鎖會很吃資源。而在 Go 里要去做手動內存管理的場景，多少又對性能有一定的訴求。
在有并發訴求的場景下，可以使用 NewConcurrentArena 函數：
import (
"github.com/ortuman/nuke"
)
func main() {
arena := nuke.NewConcurrentArena(
nuke.NewMonotonicArena(256*1024, 20),
)
defer arena.Reset(true)
// 和煎魚煎個魚看看...
}除了換了個初始化方法，其他用法與常規用法差不多。
也看了下官方的 Benchmarks，確實是基于性能考慮的區分并發與非并發的業務場景。QPS 越大，性能差距越大：
BenchmarkMonotonicArenaNewObject/100-8 124495 15469 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkMonotonicArenaNewObject/1000-8 76744 19602 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkMonotonicArenaNewObject/10000-8 24104 50845 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkMonotonicArenaNewObject/100000-8 3282 366044 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkConcurrentMonotonicArenaNewObject/100-8 90392 16679 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkConcurrentMonotonicArenaNewObject/1000-8 43753 29823 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkConcurrentMonotonicArenaNewObject/10000-8 8037 149923 ns/op 0 B/op 0 allocs/op
BenchmarkConcurrentMonotonicArenaNewObject/100000-8 879 1364377 ns/op總結
今天給大家分享了 Go 官方 arena 的最新進展和情況，主體上還是由于嚴重 API 原因（擔憂像 context 一樣造成傳染性）沒有突破性進展。雖然有人提出可以放到 unsafe 庫中，也獲得了許多人表情點贊。但仍然沒能打動 Go 核心團隊的同學。
基于此，我們介紹了民間大佬的 arena 開源庫 ortuman/nuke。基本功能和使用都能夠滿足需求。后續有此類業務需求時，可以隨時拿起來就用！
參考資料
[1]ortuman/nuke: https://github.com/ortuman/nuke
