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package main
import (
"fmt"
"log"
"math/rand"
"os"
"runtime"
"runtime/pprof"
"sort"
"strings"
"time"
)
// 1. CPU性能分析
func cpuProfiling() {
fmt.Println("=== CPU性能分析 ===")
// 创建CPU profile文件
cpuFile, err := os.Create("cpu.prof")
if err != nil {
log.Fatal("创建CPU profile文件失败:", err)
}
defer cpuFile.Close()
// 开始CPU profiling
if err := pprof.StartCPUProfile(cpuFile); err != nil {
log.Fatal("启动CPU profiling失败:", err)
}
defer pprof.StopCPUProfile()
fmt.Println("开始CPU密集型任务...")
// 执行CPU密集型任务
start := time.Now()
result := performCPUIntensiveTask()
duration := time.Since(start)
fmt.Printf("任务完成,结果: %d,耗时: %v\n", result, duration)
fmt.Println("CPU profile已保存到 cpu.prof")
}
func performCPUIntensiveTask() int {
// 生成大量随机数并排序
const size = 1000000
data := make([]int, size)
for i := 0; i < size; i++ {
data[i] = rand.Intn(size)
}
// 多次排序
for i := 0; i < 10; i++ {
sort.Ints(data)
// 打乱数据
rand.Shuffle(len(data), func(i, j int) {
data[i], data[j] = data[j], data[i]
})
}
return len(data)
}
// 2. 内存性能分析
func memoryProfiling() {
fmt.Println("\n=== 内存性能分析 ===")
fmt.Println("开始内存密集型任务...")
// 执行内存密集型任务
start := time.Now()
result := performMemoryIntensiveTask()
duration := time.Since(start)
fmt.Printf("任务完成,结果: %d,耗时: %v\n", result, duration)
// 强制垃圾回收
runtime.GC()
// 创建内存profile文件
memFile, err := os.Create("mem.prof")
if err != nil {
log.Fatal("创建内存profile文件失败:", err)
}
defer memFile.Close()
// 写入内存profile
if err := pprof.WriteHeapProfile(memFile); err != nil {
log.Fatal("写入内存profile失败:", err)
}
fmt.Println("内存profile已保存到 mem.prof")
}
func performMemoryIntensiveTask() int {
// 创建大量切片和映射
var slices [][]int
maps := make(map[int][]string)
for i := 0; i < 1000; i++ {
// 创建大切片
slice := make([]int, 10000)
for j := range slice {
slice[j] = rand.Intn(1000)
}
slices = append(slices, slice)
// 创建字符串切片
strings := make([]string, 100)
for j := range strings {
strings[j] = fmt.Sprintf("string_%d_%d", i, j)
}
maps[i] = strings
}
return len(slices) + len(maps)
}
// 3. 运行时统计信息
func runtimeStats() {
fmt.Println("\n=== 运行时统计信息 ===")
var m runtime.MemStats
// 获取内存统计信息
runtime.ReadMemStats(&m)
fmt.Printf("内存统计信息:\n")
fmt.Printf(" 分配的对象数: %d\n", m.Mallocs)
fmt.Printf(" 释放的对象数: %d\n", m.Frees)
fmt.Printf(" 活跃对象数: %d\n", m.Mallocs-m.Frees)
fmt.Printf(" 堆内存大小: %d KB\n", bToKb(m.HeapAlloc))
fmt.Printf(" 堆系统内存: %d KB\n", bToKb(m.HeapSys))
fmt.Printf(" 堆空闲内存: %d KB\n", bToKb(m.HeapIdle))
fmt.Printf(" 堆使用内存: %d KB\n", bToKb(m.HeapInuse))
fmt.Printf(" 栈内存大小: %d KB\n", bToKb(m.StackSys))
fmt.Printf(" GC次数: %d\n", m.NumGC)
fmt.Printf(" GC暂停时间: %v\n", time.Duration(m.PauseTotalNs))
// 获取goroutine数量
fmt.Printf(" Goroutine数量: %d\n", runtime.NumGoroutine())
fmt.Printf(" CPU核心数: %d\n", runtime.NumCPU())
fmt.Printf(" Go版本: %s\n", runtime.Version())
}
func bToKb(b uint64) uint64 {
return b / 1024
}
// 4. 垃圾回收监控
func gcMonitoring() {
fmt.Println("\n=== 垃圾回收监控 ===")
// 获取GC统计信息
var stats runtime.MemStats
runtime.ReadMemStats(&stats)
fmt.Printf("GC统计信息:\n")
fmt.Printf(" GC次数: %d\n", stats.NumGC)
fmt.Printf(" 强制GC次数: %d\n", stats.NumForcedGC)
fmt.Printf(" GC总暂停时间: %v\n", time.Duration(stats.PauseTotalNs))
if stats.NumGC > 0 {
avgPause := time.Duration(stats.PauseTotalNs) / time.Duration(stats.NumGC)
fmt.Printf(" 平均GC暂停时间: %v\n", avgPause)
}
// 显示最近的GC暂停时间
fmt.Printf(" 最近10次GC暂停时间:\n")
for i := 0; i < 10 && i < int(stats.NumGC); i++ {
idx := (int(stats.NumGC) - 1 - i) % len(stats.PauseNs)
pause := time.Duration(stats.PauseNs[idx])
fmt.Printf(" GC #%d: %v\n", int(stats.NumGC)-i, pause)
}
// 手动触发GC
fmt.Println("\n手动触发GC...")
before := time.Now()
runtime.GC()
gcTime := time.Since(before)
fmt.Printf("手动GC耗时: %v\n", gcTime)
}
// 5. 性能基准测试
func performanceBenchmark() {
fmt.Println("\n=== 性能基准测试 ===")
// 测试不同的字符串连接方法
testStringConcatenation()
// 测试不同的切片操作
testSliceOperations()
// 测试映射操作
testMapOperations()
}
func testStringConcatenation() {
fmt.Println("字符串连接性能测试:")
const iterations = 10000
strings := make([]string, iterations)
for i := 0; i < iterations; i++ {
strings[i] = fmt.Sprintf("string_%d", i)
}
// 方法1: 使用+操作符
start := time.Now()
var result1 string
for _, s := range strings {
result1 += s
}
time1 := time.Since(start)
// 方法2: 使用strings.Builder
start = time.Now()
var builder strings.Builder
for _, s := range strings {
builder.WriteString(s)
}
result2 := builder.String()
time2 := time.Since(start)
fmt.Printf(" +操作符: %v (长度: %d)\n", time1, len(result1))
fmt.Printf(" strings.Builder: %v (长度: %d)\n", time2, len(result2))
fmt.Printf(" 性能提升: %.2fx\n", float64(time1)/float64(time2))
}
func testSliceOperations() {
fmt.Println("\n切片操作性能测试:")
const size = 1000000
// 方法1: 不预分配容量
start := time.Now()
var slice1 []int
for i := 0; i < size; i++ {
slice1 = append(slice1, i)
}
time1 := time.Since(start)
// 方法2: 预分配容量
start = time.Now()
slice2 := make([]int, 0, size)
for i := 0; i < size; i++ {
slice2 = append(slice2, i)
}
time2 := time.Since(start)
// 方法3: 直接索引赋值
start = time.Now()
slice3 := make([]int, size)
for i := 0; i < size; i++ {
slice3[i] = i
}
time3 := time.Since(start)
fmt.Printf(" 不预分配: %v\n", time1)
fmt.Printf(" 预分配容量: %v\n", time2)
fmt.Printf(" 直接赋值: %v\n", time3)
fmt.Printf(" 预分配提升: %.2fx\n", float64(time1)/float64(time2))
fmt.Printf(" 直接赋值提升: %.2fx\n", float64(time1)/float64(time3))
}
func testMapOperations() {
fmt.Println("\n映射操作性能测试:")
const size = 100000
// 方法1: 不预分配容量
start := time.Now()
map1 := make(map[int]string)
for i := 0; i < size; i++ {
map1[i] = fmt.Sprintf("value_%d", i)
}
time1 := time.Since(start)
// 方法2: 预分配容量
start = time.Now()
map2 := make(map[int]string, size)
for i := 0; i < size; i++ {
map2[i] = fmt.Sprintf("value_%d", i)
}
time2 := time.Since(start)
fmt.Printf(" 不预分配: %v\n", time1)
fmt.Printf(" 预分配容量: %v\n", time2)
fmt.Printf(" 性能提升: %.2fx\n", float64(time1)/float64(time2))
}
func main() {
fmt.Println("Go性能分析和优化示例")
fmt.Println("========================")
cpuProfiling()
memoryProfiling()
runtimeStats()
gcMonitoring()
performanceBenchmark()
fmt.Println("\n分析工具使用说明:")
fmt.Println("1. 查看CPU profile: go tool pprof cpu.prof")
fmt.Println("2. 查看内存profile: go tool pprof mem.prof")
fmt.Println("3. 在pprof交互模式中使用 top, list, web 等命令")
}
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