大家好，我是煎魚。

最近 Go 核心團(tuán)隊成員 @Michael Knyszek 發(fā)起針對 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 實驗給撈一下。

“基于區(qū)域的內(nèi)存管理” 是什么

在計算機(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，其中每個被分配的對象都會被歸屬到一個特定的區(qū)域（下也稱：region）。

區(qū)域也被稱為區(qū)段、場地、空間或內(nèi)存上下文。一個區(qū)域是多個已分配對象的集合，這些對象可以通過一次性高效的操作被整體重新分配或釋放。

在優(yōu)勢上，區(qū)域分配在內(nèi)存的分配和釋放上具有較低的開銷！

業(yè)務(wù)背景

煎魚注：為什么這次叫 “業(yè)務(wù)背景”。因為我感受到了他們 Google 想強(qiáng)烈把這個輪子放進(jìn) Go 里的沖動。所以就不是單純的 “背景” 了。

之前有過 Arena 實驗庫。該類型允許直接將數(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，首次提供了手動管理內(nèi)存的方式。一度在圈內(nèi)鬧的很大。

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

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這次再出現(xiàn)，想必就是 Google 團(tuán)隊里的 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)計中，應(yīng)用的 API 要使用 arean，必須接受一個額外的參數(shù)：要分配到哪個 arean。和 context 類似。

有太多的應(yīng)用程序 API 需要更新才能很好地與 Go 語言的編寫方式集成，而且這會讓這些應(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)域的形式來替代原先 arena 的方式。

具體設(shè)計

本次新提案提出的是新的庫，造一個新輪子去覆蓋老的輪子(:doge

region 庫的函數(shù)簽名如下：

package region

func Do(f func())

func Ignore(g func())

一共包含兩個方法。看起來很少，但有一定的 “學(xué)問” 在。

以下具體講講兩個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，該 region 會被銷毀。

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)存可能會被隱式綁定到當(dāng)前的 region。
• 自動解綁：內(nèi)存在特定場景會自動從 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 被銷毀時仍有內(nèi)存綁定到它，這些內(nèi)存將由 runtime 主動回收。
• 性能優(yōu)化：
• 正確使用時，可通過內(nèi)存復(fù)用降低資源成本，減輕垃圾回收（GC）的壓力。
• 錯誤使用可能增加資源成本，因為從 region 中解綁內(nèi)存也有代價。
• 局部性：
• region 僅對創(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)行因為 panic 或調(diào)用 runtime.Goexit 終止時，region 會像正常返回一樣銷毀。

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于 region 的內(nèi)存，從而更高效地利用 region。

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

使用例子

官方給出的最簡單的基本例子。

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)存會被緊急清理，而 w 則不會。

這個例子想表述的是：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)
})

這個例子主要演示 region 嵌套 region 的使用。

總結(jié)

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

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