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大家好，我是煎魚(yú)。

在 Go1.17 發(fā)布后，我們驚喜的發(fā)現(xiàn) Go 語(yǔ)言他又又又優(yōu)化了，編譯器改進(jìn)后產(chǎn)生了約 5% 的性能提升，也沒(méi)有什么破壞性修改，保證了向前兼容。

他做了些什么呢，好像沒(méi)怎么看到有人提起。為此今天煎魚(yú)帶大家來(lái)解讀兩新提案：

• 《Proposal: Register-based Go calling convention[1]》
• 《Proposal: Create an undefined internal calling convention[2]》

本文會(huì)基于提案講解和拆解，畢竟分享新知識(shí)肯定要從官方資料作為事實(shí)基準(zhǔn)出發(fā)。

背景

在以往的 Go 版本中，Go 的調(diào)用約定簡(jiǎn)單且?guī)缀蹩缙脚_(tái)通用，其原因在于選用了基于 Plan9 ABI 的堆棧調(diào)用約定，也就是函數(shù)的參數(shù)和返回值都是通過(guò)堆棧上來(lái)進(jìn)行傳遞。

這里我們一共提到了 Plan9 和 ABI，這是兩個(gè)很關(guān)鍵的理念：

• Plan9：Go 語(yǔ)言所使用的匯編器，Rob Pike 是貝爾實(shí)驗(yàn)室的猛人。
• ABI：Application Binary Interface(應(yīng)用程序二進(jìn)制接口)，ABI 包含了應(yīng)用程序在操作系統(tǒng)下運(yùn)行時(shí)必須遵守的編程約定(例如：二進(jìn)制接口)。

該方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

• 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)成本。
• 缺點(diǎn)：性能方面付出了不少的代價(jià)。

按我理解，在 Go 語(yǔ)言初創(chuàng)時(shí)期，采取先簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，跑起來(lái)再說(shuō)。也合理，性能倒不是一個(gè) TOP1 需求。

Go1.17 優(yōu)化

什么是調(diào)用慣例

在新版本的優(yōu)化中，提到了調(diào)用慣例(calling convention)的概念，指的是調(diào)用方和被調(diào)用方對(duì)函數(shù)調(diào)用的共識(shí)約定。

這些共識(shí)包含：函數(shù)的參數(shù)、返回值、參數(shù)傳遞順序、傳遞方式等。

雙方都必須遵循這個(gè)約定時(shí)，程序的函數(shù)才能正常的運(yùn)行起來(lái)。如果不遵循，那么該函數(shù)是沒(méi)法運(yùn)行起來(lái)的。

優(yōu)化是什么

在 Go1.17 起，正式開(kāi)始基于 Go 內(nèi)部 ABI 規(guī)范(在 Go 函數(shù)之間使用)，并且從原有的基于堆棧的函數(shù)參數(shù)和結(jié)果傳遞的方式改為基于寄存器的函數(shù)參數(shù)和結(jié)果傳遞。

在性能上，現(xiàn)在直接存儲(chǔ)和計(jì)算都在寄存器上，和以前基于堆棧存儲(chǔ)，再計(jì)算相比，現(xiàn)在這種模式勢(shì)必是性能更優(yōu)的。

本次修改涉及到的項(xiàng)非常多，該優(yōu)化是持續(xù)的，原本預(yù)計(jì)是 Go1.16 實(shí)現(xiàn)，不過(guò)拖到了 Go1.17。

目前實(shí)現(xiàn)了 amd64 和 arm64 架構(gòu)的支持。還有不少的更多的支持會(huì)持續(xù)在 Go1.18 中完成，具體進(jìn)度可見(jiàn) issues #40724[3]。

性能如何

在 Go1.17 Release Notes[4] 中明確指出，用一組有代表性的 Go 包和程序的基準(zhǔn)測(cè)試。

官方數(shù)據(jù)顯示：

• Go 程序的運(yùn)行性能提高了約 5%。
• Go 所編譯出的二進(jìn)制大小的減少約 2%。

在民間數(shù)據(jù)來(lái)看，在 twitter[5] 看到 @Achille 表示從 Go1.15.7 升級(jí)到 Go1.17 后顯示。在一個(gè)大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上進(jìn)行的 Go1.17 升級(jí)產(chǎn)生了驚人的效果，我們來(lái)看看他的真實(shí)數(shù)據(jù)。

CPU、Malloc 調(diào)用時(shí)間減少了約15%：

圖來(lái)自 @Achille

圖來(lái)自 @Achille

RSS 大小更接近于堆的大小：

圖來(lái)自 @Achille

內(nèi)存方面從原本的 1.6GB 降至 1GB。

結(jié)合官方和民間數(shù)據(jù)來(lái)看，優(yōu)化效果是明確且有效的。有興趣的小伙伴也可以自己測(cè)一測(cè)。

不過(guò)需要注意，@Achille 的數(shù)據(jù)是包含 Go1.16 和 Go1.17 的優(yōu)化的，沒(méi)法直接對(duì)比，但可以參考。

總結(jié)

在 Go1.17 這一個(gè)新版本中，只需要簡(jiǎn)單的升一升 Go 版本，我們就能得到一定的性能優(yōu)化，這是非常不錯(cuò)的。

不過(guò)這一改動(dòng)，Go 的匯編又變了，怕不是市面上很多文章或書(shū)的部分內(nèi)容又失效了。

從以往的基于堆棧的函數(shù)參數(shù)和結(jié)果傳遞的方式改為 Go1.17~Go1.18 基于寄存器的函數(shù)參數(shù)和結(jié)果傳遞，Go 語(yǔ)言正在一步步走的更好!

你覺(jué)得呢?

參考資料

[1]Proposal: Register-based Go calling convention: https://go.googlesource.com/proposal/+/master/design/40724-register-calling.md

[2]Proposal: Create an undefined internal calling convention: https://go.googlesource.com/proposal/+/master/design/27539-internal-abi.md

[3]issues #40724: https://github.com/golang/go/issues/40724

[4]Go1.17 Release Notes: https://golang.org/doc/go1.17

[5]twitter: https://twitter.com/Achille/status/1431014148800802819