Go日志打印源码文件名和行号造成的性能开销

日志中打印源码文件名和行号，是非常实用的功能，尤其是开发阶段的 debug 日志，可以快速通过日志找到对应的源码位置。

Go 标准库中的 package log 也支持打印源码文件名和行号，打开方式是设置以下两个标志中的任意一个：

Llongfile    // full file name and line number: /a/b/c/d.go:23
Lshortfile   // final file name element and line number: d.go:23. overrides Llongfile

标准库中所有的日志打印最后都要调用 Output 函数，再在里面调用 runtime.Caller 获取源码文件名和行号：

// package log
func (l *Logger) Output(calldepth int, s string) error

// package runtime
func Caller(skip int) (pc uintptr, file string, line int, ok bool)

runtime.Caller获取源码文件名和行号的方式，是通过查询调用堆栈的信息得到的，这也是为什么调用方需要传入获取栈的层数，也即 skip 参数。

而 Go 中的调用栈，和 runtime 协程管理栈帧相关。我没有系统学习过这部分内容，所以就不展开分析了，我们直接 benchmark 数据说话。

先直接对 runtime.Caller 做 benchmark：

//BenchmarkRuntimeCaller-4         2417739           488 ns/op         216 B/op           2 allocs/op
func BenchmarkRuntimeCaller(b *testing.B) {
    for n := 0; n < b.N; n++ {runtime.Caller(0)
    }
}

单次大概是 500 纳秒左右的耗时。我们将 skip 参数从 0 增大到 2：

//BenchmarkRuntimeCaller2-4        1213971           983 ns/op         216 B/op           2 allocs/op
func BenchmarkRuntimeCaller2(b *testing.B) {
    for n := 0; n < b.N; n++ {runtime.Caller(2)
    }
}

可以看到耗时增加到接近 1 微妙。

我们分别对打印源码文件名，和不打印源码文件名的标准库做 benchmark 对比：

//BenchmarkLog-4                    754929          1672 ns/op           0 B/op           0 allocs/op
func BenchmarkLog(b *testing.B) {fp, _ := os.Create("/dev/null")
    log.SetOutput(fp)
    log.SetFlags(0)
    b.ResetTimer()
    for n := 0; n < b.N; n++ {log.Printf("a")
    }
}

//BenchmarkLogWith-4                344067          3403 ns/op         216 B/op           2 allocs/op
func BenchmarkLogWith(b *testing.B) {fp, _ := os.Create("/dev/null")
    log.SetOutput(fp)
    log.SetFlags(log.Lshortfile)
    b.ResetTimer()
    for n := 0; n < b.N; n++ {log.Printf("a")
    }
}

可以看到耗时增加了一倍。benchmark 的源码：https://github.com/q191201771…

有意思的是，标准库中可能也觉得获取源码文件名的操作太耗时了，所以在调用 runtime.Caller 前会先释放锁，等调用结束后，再把锁加回来。这么做锁的粒度是小了点，但是锁的操作变多了。个人觉得还不如把 runtime.Caller 的调用移到头次加锁的前面，这样既减少锁粒度，又不增加拿锁的次数。

另外，标准库中，将获取日志时间的 time.Now 调用放在了加锁之前，这么做锁的粒度是小了，但是极端情况下，可能先调用 time.Now 的协程后获取到锁，也即日志中可能出现后面的日志比前面的日志时间还要早的情况。

另外，标准库中把源码文件名和行号打印在行首，我个人不太喜欢，因为文件名和行号不是定长的，这将导致业务上的日志的起始位置不是固定的，看起来很别扭，我更习惯将文件名和行号打印到行尾。

另外，聊一下 c/c++，它们通过__FILE__, __LINE__, __func__, 这三个宏来获取源码文件名、行号、函数，这些宏会在编译的时候替换为所在源码位置中的文件名等信息。开销比 Go 要小很多。

最后，我根据自己日常的使用习惯，也写了一个日志库，供参考。github 地址：https://github.com/q191201771…

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