1. 简介
本文将介绍 Go 语言中的 sync.Pool并发原语，包括sync.Pool的基本使用方法、使用注意事项等的内容。能够更好得使用sync.Pool来减少对象的重复创建，最大限度实现对象的重复使用，减少程序GC的压力，以及提升程序的性能。
2. 问题引入
2.1 问题描述
这里我们实现一个简单的JSON序列化器，能够实现将一个map[string]int序列化为一个JSON字符串，实现如下:
func IntToStringMap(m map[string]int) (string, error) {
// 定义一个bytes.Buffer,用于缓存数据
var buf bytes.Buffer
buf.Write([]byte("{"))
for k, v := range m {
buf.WriteString(fmt.Sprintf(`"%s":%d,`, k, v))
}
if len(m) > 0 {
buf.Truncate(buf.Len() - 1) // 去掉最后一个逗号
}
buf.Write([]byte("}"))
return buf.String(), nil
}
这里使用bytes.Buffer 来缓存数据，然后按照key:value的形式，将数据生成一个字符串，然后返回，实现是比较简单的。
每次调用IntToStringMap方法时，都会创建一个bytes.Buffer来缓存中间结果，而bytes.Buffer其实是可以被重用的，因为序列化规则和其并没有太大的关系，其只是作为一个缓存区来使用而已。
但是当前的实现为每次调用IntToStringMap时，都会创建一个bytes.Buffer,如果在一个应用中，请求并发量非常高时，频繁创建和销毁bytes.Buffer将会带来较大的性能开销，会导致对象的频繁分配和垃圾回收，增加了内存使用量和垃圾回收的压力。
那有什么方法能够让bytes.Buffer能够最大程度得被重复利用呢，避免重复的创建和回收呢？
2.2 解决方案
其实我们可以发现，为了让bytes.Buffer能够被重复利用，避免重复的创建和回收，我们此时只需要将bytes.Buffer缓存起来，在需要时，将其从缓存中取出；当用完后，便又将其放回到缓存池当中。这样子，便不需要每次调用IntToStringMap方法时，就创建一个bytes.Buffer。
这里我们可以自己实现一个缓存池，当需要对象时，可以从缓存池中获取，当不需要对象时，可以将对象放回缓存池中。IntToStringMap方法需要bytes.Buffer时，便从该缓存池中取，当用完后，便重新放回缓存池中，等待下一次的获取。下面是一个使用切片实现的一个bytes.Buffer缓存池。
type BytesBufferPool struct {
mu sync.Mutex
pool []*bytes.Buffer
}
func (p *BytesBufferPool) Get() *bytes.Buffer {
p.mu.Lock()
defer p.mu.Unlock()
n := len(p.pool)
if n == 0 {
// 当缓存池中没有对象时,创建一个bytes.Buffer
return &bytes.Buffer{}
}
// 有对象时,取出切片最后一个元素返回
v := p.pool[n-1]
p.pool[n-1] = nil
p.pool = p.pool[:n-1]
return v
}
func (p *BytesBufferPool) Put(buffer *bytes.Buffer) {
if buffer == nil {
return
}
// 将bytes.Buffer放入到切片当中
p.mu.Lock()
defer p.mu.Unlock()
obj.Reset()
p.pool = append(p.pool, buffer)
}
上面BytesBufferPool实现了一个bytes.Buffer的缓存池，其中Get方法用于从缓存池中取对象，如果没有对象，就创建一个新的对象返回；Put方法用于将对象重新放入BytesBufferPool当中，下面使用BytesBufferPool来优化IntToStringMap。
// 首先定义一个BytesBufferPool
var buffers BytesBufferPool
func IntToStringMap(m map[string]int) (string, error) {
// bytes.Buffer不再自己创建,而是从BytesBufferPool中取出
buf := buffers.Get()
// 函数结束后,将bytes.Buffer重新放回缓存池当中
defer buffers.Put(buf)
buf.Write([]byte("{"))
for k, v := range m {
buf.WriteString(fmt.Sprintf(`"%s":%d,`, k, v))
}
if len(m) > 0 {
buf.Truncate(buf.Len() - 1) // 去掉最后一个逗号
}
buf.Write([]byte("}"))
return buf.String(), nil
}
到这里我们通过自己实现了一个缓存池，成功对InitToStringMap函数进行了优化，减少了bytes.Buffer对象频繁的创建和回收，在一定程度上提高了对象的频繁创建和回收。
但是，BytesBufferPool这个缓存池的实现，其实存在几点问题，其一，只能用于缓存bytes.Buffer对象；其二，不能根据系统的实际情况，动态调整对象池中缓存对象的数量。假如某段时间并发量较高，bytes.Buffer对象被大量创建，用完后，重新放回BytesBufferPool之后，将永远不会被回收，这有可能导致内存浪费，严重一点，也会导致内存泄漏。
既然自定义缓存池存在这些问题，那我们不禁要问，Go语言标准库中有没有提供了更方便的方式，来帮助我们缓存对象呢？
别说，还真有，Go标准库提供了sync.Pool，可以用来缓存那些需要频繁创建和销毁的对象，而且它支持缓存任何类型的对象，同时sync.Pool是可以根据系统的实际情况来调整缓存池中对象的数量，如果一个对象长时间未被使用，此时将会被回收掉。
相对于自己实现的缓冲池，sync.Pool的性能更高，充分利用多核cpu的能力，同时也能够根据系统当前使用对象的负载，来动态调整缓冲池中对象的数量，而且使用起来也比较简单，可以说是实现无状态对象缓存池的不二之选。
下面我们来看看sync.Pool的基本使用方式，然后将其应用到IntToStringMap方法的实现当中。
3. 基本使用
3.1 使用方式
3.1.1 sync.Pool的基本定义
sync.Pool的定义如下: 提供了Get,Put两个方法:
type Pool struct {
noCopy noCopy
local unsafe.Pointer // local fixed-size per-P pool, actual type is [P]poolLocal