Go arena 民间库来了，可以手动管理内存！

今天给大家分享了 Go 官方 arena 的最新进展和情况，主体上还是由于严重 API 原因（担忧像 context 一样造成传染性）没有突破性进展。虽然有人提出可以放到 unsafe 库中，也获得了许多人表情点赞。但仍然没能打动 Go 核心团队的同学。

大家好，我是煎鱼。

上年我们有讨论过关于 Go arena 手动管理内存的相关提案。一开始还高歌猛进，但没想到后面由于严重的 API 问题（想把 arena 应用到其他的标准库中，但会引入大问题）：

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Go 核心团队中途咕咕咕到现在，没有新的推动和突破性进展，实属尴尬。

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最近有社区的大佬有了新的动作，来自 Grafana 的 @Miguel Ángel Ortuño 开源了一个新的第三方库ortuman/nuke[1]，用于完成 arena 手动管理内存的诉求。

今天我们基于官方资料此进行使用分享和介绍，也好未雨绸缪一下。

温习前置知识

Arena 指的是一种从一个连续的内存区域分配一组内存对象的方式。当然了，它的重点是要手动管理内存，实现一些编程上的内存管理目标。

优点比一般的内存分配更有效率，也可以一次性释放。缺点上需要程序员在编程时手动管理，有可能会泄漏和错释放，增大了心智负担。

简单来讲就是，Arena 可以手动管理内存，可以做很多事，有利有弊。也 “容易” 崩。

快速介绍

安装

安装命令如下：

go get -u github.com/ortuman/nuke

需要注意这个库要求 go >= 1.21.7，在实际下载前建议先进行升级。

使用案例

常规使用

基本使用该 arean 库的用法，代码如下：

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})
 }
 // 做一些煎鱼的业务逻辑...
    
 arena.Reset(true)
 ...
}

• 初始化一个新的 arean 内存区域，缓冲区大小为 256KB，最大内存上限为 20MB。
• 声明和分配一个 Foo 类型的新对象和容量为 10 个元素的 Foo 切片。
• 业务逻辑完成后，重置所申请的 arean 内存区域（释放）。

以上是最常用的方式，相当于在某一块代码片段中进行初始化和处理。

基于 context 场景

如果我们需要在 HTTP 请求这类整个生命周期中去使用。

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)
    // 给煎鱼静悄悄干点什么...
}

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)
}

在请求端 http context 中注入 arena，再在实际处理的地方通过 context 获取 arena，以此达到穿越整体生命周期的方式。

基于并发场景

默认场景下，nuke.NewMonotonicArena初始化出来的 arena，有一个隐性的坑，他不是并发安全的！

大胆猜测，这是基于性能的考虑，所以没有做到一起。毕竟锁会很吃资源。而在 Go 里要去做手动内存管理的场景，多少又对性能有一定的诉求。

在有并发诉求的场景下，可以使用NewConcurrentArena函数：

import (
 "github.com/ortuman/nuke"
)

func main() {
 arena := nuke.NewConcurrentArena(
            nuke.NewMonotonicArena(256*1024, 20),
        )
 defer arena.Reset(true)
 // 和煎鱼煎个鱼看看...
}

除了换了个初始化方法，其他用法与常规用法差不多。

也看了下官方的 Benchmarks，确实是基于性能考虑的区分并发与非并发的业务场景。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

总结

今天给大家分享了 Go 官方 arena 的最新进展和情况，主体上还是由于严重 API 原因（担忧像 context 一样造成传染性）没有突破性进展。虽然有人提出可以放到 unsafe 库中，也获得了许多人表情点赞。但仍然没能打动 Go 核心团队的同学。

基于此，我们介绍了民间大佬的 arena 开源库 ortuman/nuke。基本功能和使用都能够满足需求。后续有此类业务需求时，可以随时拿起来就用！

参考资料

[1]ortuman/nuke:https://github.com/ortuman/nuke