Golang 临时对象池 sync.Pool

Go 1.3 的sync包中加入一个新特性：Pool。官方文档可以看这里http://golang.org/pkg/sync/#Pool

这个类设计的目的是用来保存和复用临时对象，以减少内存分配，降低CG压力。

type Pool
    func (p *Pool) Get() interface{}
    func (p *Pool) Put(x interface{})
    New func() interface{}

下面说说Pool的实现：

1.定时清理

文档上说，保存在Pool中的对象会在没有任何通知的情况下被自动移除掉。实际上，这个清理过程是在每次垃圾回收之前做的。垃圾回收是固定两分钟触发一次。而且每次清理会将Pool中的所有对象都清理掉！

2.如何管理数据

先看看两个数据结构

type Pool struct {
    local     unsafe.Pointer // local fixed-size per-P pool, actual type is [P]poolLocal
    localSize uintptr        // size of the local array 

    // New optionally specifies a function to generate
    // a value when Get would otherwise return nil.
    // It may not be changed concurrently with calls to Get.
    New func() interface{}
} 

// Local per-P Pool appendix.
type poolLocal struct {
    private interface{}   // Can be used only by the respective P.
    shared  []interface{} // Can be used by any P.
    Mutex                 // Protects shared.
    pad     [128]byte     // Prevents false sharing.
}

　　

Pool是提供给外部使用的对象。其中的local成员的真实类型是一个poolLocal数组，localSize是数组长度。poolLocal是真正保存数据的地方。priveate保存了一个临时对象，shared是保存临时对象的数组。

为什么Pool中需要这么多poolLocal对象呢？实际上，Pool是给每个线程分配了一个poolLocal对象。也就是说local数组的长度，就是工作线程的数量(size := runtime.GOMAXPROCS(0))。当多线程在并发读写的时候，通常情况下都是在自己线程的poolLocal中存取数据。当自己线程的poolLocal中没有数据时，才会尝试加锁去其他线程的poolLocal中“偷”数据。

func (p *Pool) Get() interface{} {
    if raceenabled {
        if p.New != nil {
            return p.New()
        }
        return nil
    }
    l := p.pin()  // 获取当前线程的poolLocal对象，也就是p.local[pid]。
    x := l.private
    l.private = nil
    runtime_procUnpin()
    if x != nil {
        return x
    }
    l.Lock()
    last := len(l.shared) - 1
    if last >= 0 {
        x = l.shared[last]
        l.shared = l.shared[:last]
    }
    l.Unlock()
    if x != nil {
        return x
    }
    return p.getSlow()
}

Pool.Get的时候，首先会在local数组中获取当前线程对应的poolLocal对象。如果private中有数据，则取出来直接返回。如果没有则先锁住shared，有数据则直接返回。

为什么这里要锁住。答案在getSlow中。因为当shared中没有数据的时候，会尝试去其他的poolLocal的shared中偷数据。

Go语言的goroutine虽然可以创建很多，但是真正能物理上并发运行的goroutine数量是有限的，是由runtime.GOMAXPROCS(0)设置的。所以这个Pool高效的设计的地方就在于将数据分散在了各个真正并发的线程中，每个线程优先从自己的poolLocal中获取数据，很大程度上降低了锁竞争。