在 Go 語(yǔ)言中 defer 是一個(gè)非常有意思的關(guān)鍵字特性。例子如下：

package main  import "fmt"  func main() {     defer fmt.Println("煎魚(yú)了")      fmt.Println("腦子進(jìn)") }

輸出結(jié)果是：

腦子進(jìn) 煎魚(yú)了

在前幾天我的讀者群內(nèi)有小伙伴討論起了下面這個(gè)問(wèn)題：

簡(jiǎn)單來(lái)講，問(wèn)題就是針對(duì)在 for 循環(huán)里搞 defer 關(guān)鍵字，是否會(huì)造成什么性能影響？

因?yàn)樵?Go 語(yǔ)言的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上 defer 是鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

大家擔(dān)心如果循環(huán)過(guò)大 defer 鏈表會(huì)巨長(zhǎng)，不夠 “精益求精”。又或是猜想會(huì)不會(huì) Go defer 的設(shè)計(jì)和 Redis 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類(lèi)似，自己做了優(yōu)化，其實(shí)沒(méi)啥大影響？

今天這篇文章，我們就來(lái)探索循環(huán) Go defer，造成底層鏈表過(guò)長(zhǎng)會(huì)不會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題，若有，具體有什么影響？

開(kāi)始吸魚(yú)之路。

defer 性能優(yōu)化 30%

在早年 Go1.13 時(shí)曾經(jīng)對(duì) defer 進(jìn)行了一輪性能優(yōu)化，在大部分場(chǎng)景下 提高了 defer 30% 的性能：

我們來(lái)回顧一下 Go1.13 的變更，看看 Go defer 優(yōu)化在了哪里，這是問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。

以前和現(xiàn)在對(duì)比

在 Go1.12 及以前，調(diào)用 Go defer 時(shí)匯編代碼如下：

    0x0070 00112 (main.go:6)    CALL    runtime.deferproc(SB)     0x0075 00117 (main.go:6)    TESTL    AX, AX     0x0077 00119 (main.go:6)    JNE    137     0x0079 00121 (main.go:7)    XCHGL    AX, AX     0x007a 00122 (main.go:7)    CALL    runtime.deferreturn(SB)     0x007f 00127 (main.go:7)    MOVQ    56(SP), BP

在 Go1.13 及以后，調(diào)用 Go defer 時(shí)匯編代碼如下：

    0x006e 00110 (main.go:4)    MOVQ    AX, (SP)     0x0072 00114 (main.go:4)    CALL    runtime.deferprocStack(SB)     0x0077 00119 (main.go:4)    TESTL    AX, AX     0x0079 00121 (main.go:4)    JNE    139     0x007b 00123 (main.go:7)    XCHGL    AX, AX     0x007c 00124 (main.go:7)    CALL    runtime.deferreturn(SB)     0x0081 00129 (main.go:7)    MOVQ    112(SP), BP

從匯編的角度來(lái)看，像是原本調(diào)用 runtime.deferproc 方法改成了調(diào)用 runtime.deferprocStack 方法，難道是做了什么優(yōu)化？

我們抱著疑問(wèn)繼續(xù)看下去。

defer 最小單元：_defer

相較于以前的版本，Go defer 的最小單元 _defer 結(jié)構(gòu)體主要是新增了 heap 字段：

type _defer struct {     siz     int32     siz     int32 // includes both arguments and results     started bool     heap    bool     sp      uintptr // sp at time of defer     pc      uintptr     fn      *funcval     ...

該字段用于標(biāo)識(shí)這個(gè) _defer 是在堆上，還是在棧上進(jìn)行分配，其余字段并沒(méi)有明確變更，那我們可以把聚焦點(diǎn)放在 defer 的堆棧分配上了，看看是做了什么事。

deferprocStack

func deferprocStack(d *_defer) {     gp := getg()     if gp.m.curg != gp {         throw("defer on system stack")     }          d.started = false     d.heap = false     d.sp = getcallersp()     d.pc = getcallerpc()      *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&d._panic)) = 0     *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&d.link)) = uintptr(unsafe.Pointer(gp._defer))     *(*uintptr)(unsafe.Pointer(&gp._defer)) = uintptr(unsafe.Pointer(d))      return0() }

這一塊代碼挺常規(guī)的，主要是獲取調(diào)用 defer 函數(shù)的函數(shù)棧指針、傳入函數(shù)的參數(shù)具體地址以及PC（程序計(jì)數(shù)器），這塊在前文 《深入理解 Go defer》 有詳細(xì)介紹過(guò)，這里就不再贅述了。

這個(gè) deferprocStack 特殊在哪呢？

可以看到它把 d.heap 設(shè)置為了 false，也就是代表 deferprocStack 方法是針對(duì)將 _defer 分配在棧上的應(yīng)用場(chǎng)景的。

deferproc

問(wèn)題來(lái)了，它又在哪里處理分配到堆上的應(yīng)用場(chǎng)景呢？

func newdefer(siz int32) *_defer {     ...     d.heap = true     d.link = gp._defer     gp._defer = d     return d }

具體的 newdefer 是在哪里調(diào)用的呢，如下：

func deferproc(siz int32, fn *funcval) { // arguments of fn follow fn     ...     sp := getcallersp()     argp := uintptr(unsafe.Pointer(&fn)) + unsafe.Sizeof(fn)     callerpc := getcallerpc()      d := newdefer(siz)     ... }

非常明確，先前的版本中調(diào)用的 deferproc 方法，現(xiàn)在被用于對(duì)應(yīng)分配到堆上的場(chǎng)景了。

小結(jié)

• 可以確定的是 deferproc 并沒(méi)有被去掉，而是流程被優(yōu)化了。
• Go 編譯器會(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景去選擇使用 deferproc 還是 deferprocStack 方法，他們分別是針對(duì)分配在堆上和棧上的使用場(chǎng)景。

優(yōu)化在哪兒

主要優(yōu)化在于其 defer 對(duì)象的堆棧分配規(guī)則的改變，措施是：
編譯器對(duì) defer 的 for-loop 迭代深度進(jìn)行分析。

// src/cmd/compile/internal/gc/esc.go case ODEFER:     if e.loopdepth == 1 { // top level         n.Esc = EscNever // force stack allocation of defer record (see ssa.go)         break     }

如果 Go 編譯器檢測(cè)到循環(huán)深度（loopdepth）為 1，則設(shè)置逃逸分析的結(jié)果，將分配到棧上，否則分配到堆上。

// src/cmd/compile/internal/gc/ssa.go case ODEFER:     d := callDefer     if n.Esc == EscNever {         d = callDeferStack     }     s.call(n.Left, d)

以此免去了以前頻繁調(diào)用 systemstack、mallocgc 等方法所帶來(lái)的大量性能開(kāi)銷(xiāo)，來(lái)達(dá)到大部分場(chǎng)景提高性能的作用。

循環(huán)調(diào)用 defer

回到問(wèn)題本身，知道了 defer 優(yōu)化的原理后。那 “循環(huán)里搞 defer 關(guān)鍵字，是否會(huì)造成什么性能影響？”

最直接的影響就是這大約 30% 的性能優(yōu)化直接全無(wú)，且由于姿勢(shì)不正確，理論上 defer 既有的開(kāi)銷(xiāo)（鏈表變長(zhǎng)）也變大，性能變差。

因此我們要避免以下兩種場(chǎng)景的代碼：

• 顯式循環(huán)：在調(diào)用 defer 關(guān)鍵字的外層有顯式的循環(huán)調(diào)用，例如：for-loop 語(yǔ)句等。
• 隱式循環(huán)：在調(diào)用 defer 關(guān)鍵字有類(lèi)似循環(huán)嵌套的邏輯，例如：goto 語(yǔ)句等。

顯式循環(huán)

第一個(gè)例子是直接在代碼的 for 循環(huán)中使用 defer 關(guān)鍵字：

func main() {     for i := 0; i <= 99; i++ {         defer func() {             fmt.Println("腦子進(jìn)煎魚(yú)了")         }()     } }

這個(gè)也是最常見(jiàn)的模式，無(wú)論是寫(xiě)爬蟲(chóng)時(shí)，又或是 Goroutine 調(diào)用時(shí)，不少人都喜歡這么寫(xiě)。

這屬于顯式的調(diào)用了循環(huán)。

隱式循環(huán)

第二個(gè)例子是在代碼中使用類(lèi)似 goto 關(guān)鍵字：

func main() {     i := 1 food:     defer func() {}()     if i == 1 {         i -= 1         goto food     } }

這種寫(xiě)法比較少見(jiàn)，因?yàn)?goto 關(guān)鍵字有時(shí)候甚至?xí)涣袨榇a規(guī)范不給使用，主要是會(huì)造成一些濫用，所以大多數(shù)就選擇其實(shí)方式實(shí)現(xiàn)邏輯。

這屬于隱式的調(diào)用，造成了類(lèi)循環(huán)的作用。

總結(jié)

顯然，Defer 在設(shè)計(jì)上并沒(méi)有說(shuō)做的特別的奇妙。他主要是根據(jù)實(shí)際的一些應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了較好的性能。

雖然本身 defer 會(huì)帶一點(diǎn)點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)，但并沒(méi)有想象中那么的不堪使用。除非你 defer 所在的代碼是需要頻繁執(zhí)行的代碼，才需要考慮去做優(yōu)化。

否則沒(méi)有必要過(guò)度糾結(jié)，在實(shí)際上，猜測(cè)或遇到性能問(wèn)題時(shí)，看看 PProf 的分析，看看 defer 是不是在相應(yīng)的 hot path 之中，再進(jìn)行合理優(yōu)化就好。

所謂的優(yōu)化，可能也只是去掉 defer 而采用手動(dòng)執(zhí)行，并不復(fù)雜。在編碼時(shí)避免踩到 defer 的顯式和隱式循環(huán)這 2 個(gè)雷區(qū)就可以達(dá)到性能最大化了。