Go1.20 arena 能手动管理内存了，怎么用？
大家好，我是煎鱼。
最近 Go1.20 中的手动管理内存受到了很多人的关注。众所周知，Go 是一门带垃圾回收（GC）的编程语言，可以进行自动的内存申请、释放等内存操作。
带 GC 能简化编程时的心智成本，也保证了内存的安全。我们说 “一般”，也就是有例外。人们说六个，一般都有七个。
Go 的例外就出现了。
Go1.20 arena
新版本 Go1.20，基于 Google 自身的需求，快速通过了实践，正式支持了 arena，能够实现手动的内存管理（当前是实验性特性）。
现在可以通过 GOEXPERIMENT=arenas 环境变量启用：
GOEXPERIMENT=arenas go run main.go
该特性可以让程序员手动的从一个连续的内存区域申请、分配一组内存对象，也可以一次性的释放。
重点是可以手动管理内存。
提供的 arena API
NewArena：创建一个新的 arena 内存空间。 Free：释放 arena 及其关联对象。 New：基于 arena，创建新对象。 MakeSlice：基于 arena，创建新切片。 Clone：克隆一个 arena 的对象，并移动到内存堆上。
一些 arena 例子
以下案例和性能测试是基于 uptrace 在 Golang memory arenas [101 guide][1] 中分享的 arena 例子，本处进行引用，我就不自创一份了。
很适合在初学时作为 Demo 使用，打算也留着自己下次用时结合文档翻一番。
arena.NewArena
一起来快速入门。代码如下：
import "arena"
type T struct{
Foo string
Bar [16]byte
}
func processRequest(req *http.Request) {
// 在函数开头创建一个 arena
mem := arena.NewArena()
// 在函数结束时释放 arena
defer mem.Free()
// 从申请的 arena 中申请一些对象
for i := 0; i < 10; i++ {
obj := arena.New[T](mem "T")
}
// 从申请的 arena 中申请切片对象（指定长度和容量）
slice := arena.MakeSlice[T](mem, 100, 200 "T")
}
arena.Clone
如果要单独使用某个申请出来的对象。可以借助 Clone 方法进行单独处理。
如下代码：
// 创建一个 arena
mem := arena.NewArena()
obj1 := arena.New[T](mem "T") // 分配一个 arena 对象
obj2 := arena.Clone(obj1) // 拷贝一个 arena 上的对象，移动到内存堆上
fmt.Println(obj2 == obj1) // 即使是基于拷贝出来的，两者并不完全等价
// 释放 arena，obj1 不可使用，obj2 可正常使用
mem.Free()
释放了最早申请的 arena，Clone 方法在这里将会把 obj1 拷贝到新的内存堆上，再赋值给 obj2。后续要单独用 obj2 就可以继续使用。
reflect.ArenaNew
也可以结合 arena 和 reflect 两个标准库来进行使用。如下代码：
var typ = reflect.TypeOf((*T)(nil)).Elem()
mem := arena.NewArena()
defer mem.Free()
value := reflect.ArenaNew(mem, typ)
fmt.Println(value.Interface().(*T))
arena.MakeSlice
该方法的常规用法：
arena.MakeSlice[string](mem, length, capacity "string")
如果需要申请一个新切片并追加元素：
slice := arena.MakeSlice[string](mem, 0, 0 "string")
slice = append(slice, "")
需要注意的是，arena 目前不支持 map。但你可以通过泛型来实现类似的效果。
arena.String
原则上 arena 不支持 string。但是我们依然可以通过 unsafe.String 方法的骚操作来变相实现。
如下代码：
src := "脑子进煎鱼了"
mem := arena.NewArena()
defer mem.Free()
bs := arena.MakeSlice[byte](mem, len(src "byte"), len(src))
copy(bs, src)
str := unsafe.String(&bs[0], len(bs))
在申请的 arena 释放后，该对应的 string 就无法使用了，需要特别注意。
性能表现
这个允许手工管理内存的 arena 的特性是来源于内部，提案也是一路绿灯通过。（懂得懂）。
自述已经为 Google 许多应用节省了高达 15% 的 CPU 和内存使用量，主要原因是减少了垃圾收集 CPU 时间和堆内存使用量。
经过在 vmihailenco/golang-memory-arenas[2] 项目中实际的性能对比。
没有用 arena：
/usr/bin/time go run arena_off.go
77.27user 1.28system 0:07.84elapsed 1001%CPU (0avgtext+0avgdata 532156maxresident)k
30064inputs+2728outputs (551major+292838minor)pagefaults 0swaps
使用了 arena：
GOEXPERIMENT=arenas /usr/bin/time go run arena_on.go
35.25user 5.71system 0:05.09elapsed 803%CPU (0avgtext+0avgdata 385424maxresident)k
48inputs+3320outputs (417major+63931minor)pagefaults 0swaps
使用了 arena 的代码运行速度更快，且使用的内存更少。
总结
Go 的各位大大们在性能优化中，不断地试图压榨 Go 的潜力。现在已经到了手工管理内存的阶段了。
实际的测试结果来看，是有作用的。
有兴趣的小伙伴可以在 Go1.20 起就开始试用。不过需要注意，该特性由于发现了严重的 API 问题（想把 arena 应用到其他的标准库中，但这是个大事件），社区还需要认真思考后续的发展，现阶段处于处于停滞状态。
从这次提案来看，真的是，内部需求一路猛如虎，直接冲上 master。外部需求就畏畏缩缩了。真双标？
推荐阅读
参考资料
Golang memory arenas [101 guide]: https://uptrace.dev/blog/golang-memory-arena.html
[2]vmihailenco/golang-memory-arenas: https://github.com/vmihailenco/golang-memory-arenas/commit/3e88fc3cd3054e214fd401f8d434ee04fd476d2b
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