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解密 Go runtime.SetFinalizer 的使用

原创 Go Official Blog Go Official Blog    2024年10月05日 18:45 中国香港 听全文

如果我们想在对象 GC 之前释放一些资源，可以使用 returns.SetFinalizer。这就像在函数返回前执行 defer 来释放资源一样。例如:

1：使用 runtime.SetFinalizer

type MyStruct struct {  
     Name  string  
     Other *MyStruct  
 }
 
 func main() {  
     x := MyStruct{Name: "X"}  
     runtime.SetFinalizer(&x, func(x *MyStruct) {  
        fmt.Printf("Finalizer for %s is called\n", x.Name)  
     })  
     runtime.GC()  
     time.Sleep(1 * time.Second)  
     runtime.GC()  
 }

官方文档^[1]解释说，SetFinalizer 会将终结器函数与对象关联起来。当垃圾收集器（GC）检测到一个不可访问的对象有一个关联的终结器时，它会执行终结器并解除关联。如果该对象是不可到达的，并且不再有关联的终结器，那么它将在下一个 GC 周期被收集。

重要考虑因素

虽然 runtime.SetFinalizer 很有用，但有几个关键点需要注意：

• 延迟执行：SetFinalizer 函数在对象被选中进行垃圾回收之前不会执行。因此，应避免将 SetFinalizer 用于将内存中的内容刷新到磁盘等操作。

• 扩展对象生命周期：SetFinalizer 会无意中延长对象的生命周期。终结器函数会在第一个 GC 循环期间执行，目标对象可能会再次变得可触及，从而延迟其最终销毁。这在具有大量对象分配的高并发算法中可能会造成问题。

• 循环引用的内存泄漏：与循环引用一起使用 runtime.SetFinalizer 可能会导致内存泄漏。

2：运行时.SetFinalizer 的内存泄漏

type MyStruct struct {  
     Name  string  
     Other *MyStruct  
 }  
   
 func main() {  
     x := MyStruct{Name: "X"}  
     y := MyStruct{Name: "Y"}  
   
     x.Other = &y  
     y.Other = &x  
     runtime.SetFinalizer(&x, func(x *MyStruct) {  
        fmt.Printf("Finalizer for %s is called\n", x.Name)  
     })  
     time.Sleep(time.Second)  
     runtime.GC()  
     time.Sleep(time.Second) 
     runtime.GC() 
 }

在这段代码中，对象 x 永远不会被释放。正确的方法是在不再需要该对象时，显式地移除终结器：runtime.SetFinalizer(&x, nil)。

实际应用

虽然 runtime.SetFinalizer 很少在业务代码中使用（我从未使用过），但它在 Go 源代码本身中使用得更为普遍。例如，考虑一下 net/http 包中的以下用法：

func (fd *netFD) setAddr(laddr, raddr Addr) {  
     fd.laddr = laddr  
     fd.raddr = raddr  
     runtime.SetFinalizer(fd, (*netFD).Close)  
 }  
   
 func (fd *netFD) Close() error {  
     if fd.fakeNetFD != nil {  
        return fd.fakeNetFD.Close()  
     }  
     runtime.SetFinalizer(fd, nil)  
     return fd.pfd.Close()  
 }

go-cache^[2] 还展示了 SetFinalizer 的一个用法：

func New(defaultExpiration, cleanupInterval time.Duration) *Cache {
   items := make(map[string]Item)
   return newCacheWithJanitor(defaultExpiration, cleanupInterval, items)
 }
 
 func newCacheWithJanitor(de time.Duration, ci time.Duration, m map[string]Item) *Cache {
   c := newCache(de, m)
   C := &Cache{c}
   if ci > 0 {
     runJanitor(c, ci)
     runtime.SetFinalizer(C, stopJanitor)
   }
   return C
 }
 
 func runJanitor(c *cache, ci time.Duration) {
   j := &janitor{
     Interval: ci,
     stop:     make(chan bool),
   }
   c.janitor = j
   go j.Run(c)
 }
 
 func stopJanitor(c *Cache) {
   c.janitor.stop <- true
 }
 
 func (j *janitor) Run(c *cache) {
   ticker := time.NewTicker(j.Interval)
   for {
     select {
     case <-ticker.C:
       c.DeleteExpired()
     case <-j.stop:
       ticker.Stop()
       return
     }
   }
 }

在 newCacheWithJanitor 中，当 ci 参数大于 0 时，会启动一个后台程序，通过 ticker 定期清理过期的缓存条目。一旦从停止通道读取到一个值，异步程序就会退出。

stopJanitor 函数定义了 Cache 指针 C 的终结器。当业务代码中不再引用 Cache 时，GC 进程会触发 stopJanitor 函数，并向内部 stop 通道写入一个值。这将通知异步清理 goroutine 退出，从而提供了一种优雅且与业务无关的资源回收方式。

参考资料[1]

SetFinalizer Doc: https://pkg.go.dev/runtime#SetFinalizer

[2]

go-cache: https://github.com/patrickmn/go-cache/blob/46f407853014144407b6c2ec7ccc76bf67958d93/cache.go#L1123

 

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