一个Go纯计算逻辑调优的故事

Tony Bai

你好，我是 Tony Bai。今天我想和你分享一个 Go 纯计算逻辑调优的故事。
在开篇词中我提到过，Go 语言是生产力与性能的最佳结合。Go 语言提供了足够快的运行效率，可以满足大多数场景下的性能需求，但这并不意味着 Go 的执行性能已经到了“天花板”。近期国外开发者 Ben Dicken 做了一个语言性能测试，对比了十多种主流语言执行 10 亿次循环（一个双层循环：1 万 * 10 万）的纯计算逻辑速度。下面是这项测试的结果示意图：
我们看到，在这项测试中，Go 的表现不仅远不及 NonGC 的 C/Rust，甚至还落后于同为 GC 语言的 Java。这一结果可能让许多 Go 开发者感到意外，Go 通常被认为是轻量级的高性能语言，然而实际的测试结果却揭示了其在纯计算逻辑运行速率上仍有优化空间。
那在这项测试中，为什么 Go 的表现不及预期？我们又该如何进一步优化？这篇加餐，我们就来探讨一下可能的原因和具体的优化方案，希望能为你提供更多的思考。
为了更直观地呈现整个过程，我们先要在自己的环境重现该性能问题。
重现性能问题下面是此项测试的原作者给出的 Go 测试程序：
// why-go-sucks/billion-loops/go/code.go 
package main
import (
    "fmt"
    "math/rand"
    "os"
    "strconv"
)
func main() {
    input, e := strconv.Atoi(os.Args[1]) // Get an input number from the command line
    if e != nil {
        panic(e)
    }
    u := int32(input)
    r := int32(rand.Intn(10000))        // Get a random number 0 <= r < 10k
    var a [10000]int32                  // Array of 10k elements initialized to 0
    for i := int32(0); i < 10000; i++ { // 10k outer loop iterations
        for j := int32(0); j < 100000; j++ { // 100k inner loop iterations, per outer loop iteration
            a[i] = a[i] + j%u // Simple sum
        }
        a[i] += r // Add a random value to each element in array
    }
    fmt.Println(a[r]) // Print out a single element from the array
}

公开

同步至部落

取消

完成

0/2000

荧光笔

直线

曲线

笔记

复制

AI

深入了解
翻译
英语
中文简体
法语
德语
日语
韩语
俄语
西班牙语
解释
总结

1. Go语言在纯计算逻辑性能方面表现不佳，甚至落后于同为GC语言的Java，主要原因是编译器优化不足影响了执行效率。 2. 通过对比Go、C和Java的测试代码，发现在相同的硬件和软件环境中运行，采用了相同的计算逻辑和算法，在输入参数处理等方面也具有相似性。 3. 在测试中，采用-O3优化的C代码表现最佳，Java次之，而Go则比C慢了25%，比Java慢了21%。 4. 通过对Go代码进行优化，包括去除不必要的if判断、使用更快的rand实现、关闭边界检查和避免逃逸等尝试，发现这些“所谓的优化”并没有起到明显作用。 5. Go编译器未能自动进行一些优化，如提取局部变量、循环展开等，这导致Go性能落后于Java和C。 6. 期待后续Go团队能在编译器优化方面投入更多精力，早日追上GCC/Clang、Java这些成熟的编译器优化水平。 7. SIMD指令是一种特殊的指令集，可以让处理器同时处理多个数据项，提高计算效率，适合需要大量重复计算的任务。 8. Go官方并没有提供支持SIMD的simd包，因此在Go中应用SIMD指令优化有了不小的难度。 9. 使用SIMD指令的矩阵加法性能是常规实现的5倍多，可以大大提升代码的执行效率。

仅可试看部分内容，如需阅读全部内容，请付费购买文章所属专栏
《Tony Bai · Go 语言第一课》，新⼈⾸单¥59

立即购买

登录后留言

精选留言

由作者筛选后的优质留言将会公开显示，欢迎踊跃留言。

收起评论