打造世界最快的go模板引擎gorazor 2.0

自2014年与 @于康 等小伙伴发布gorazor后，我其实没有想过还会再给它做更新，因为近些年，网站的开发基本朝前后端分离的方向发展，一个供后端使用的模板引擎其实使用场景不多。

gorazor应该是go语言的第一个支持将模板编译成为go代码的“预编译式”模板引擎。

采用预编译一个显而易见的好处当然是渲染速度；没想一晃五年过去，go的后端模板引擎居然层出不穷，而相比起后来出现的这些模板，gorazor的渲染速度，赫然是最慢的一个：

QuickTemplate也有在其FAQ中说gorazor相比起QuickTemplate少了性能优化。

QuickTemplate的作者也是fasthttp的作者Aliaksandr Valialkin，后者是go语言中非常有名http服务器实现，比go官方内置的net/http库快了近10倍。

在研究过QuickTemplate之后，我对其作者valyala采用的优化手段叹为观止，试列举几项如下：

• 使用bytebufferpool做字符串输出的缓存池
• 模板渲染过程中实现了zero alloc 零内存分配
• 使用unsafe包来实现对string / bytes的相互转换
• 独立实现了writer库以优化对不同类型数据(int / bytes / float64等等)的转换与写入

这些优化我感觉其实已经超乎了其模板引擎本身，而是借鉴在其它很多go项目中。

感叹之余，我也不禁在想，gorazor能否借鉴这些来做优化呢？

gorazor渲染慢的主要原因，是因为我提供的全部都是基于string的输入、输出接口；那么，在压测（当然还有实际运行）的时候，必然会有大量的字符串对象被创建、销毁；内存申请多，性能肯定也就慢。

增加StringWriter接口的话，应该可以显著提高性能；当然，这也意味着需要对gorazor内部的代码生成引擎做大幅修改，但，那就改吧~

经过几个月断断续续的修改，终于改好；并且，支持了Writer接口，我实际上也可以直接使用QuickTemplate的bytebufferpool等方式来进行优化性能测试结果，这只需要几行代码：

type quickStringWriter struct {
    bb *quicktemplate.ByteBuffer
}
​
func (q *quickStringWriter) WriteString(s string) (i int, e error) {
    return q.bb.Write(unsafeStrToBytes(s))
}

便可直接将quickStringWriter传递给gorazor模板。

这样一来，gorazor的性能实际上已经不逊于QuickTemplate了，毕竟，压测中性能的主要损耗是在字符串对象的转换以及缓存池的复用。

但gorazor依旧做不到内存的零分配，唯一的一次内存分配是发生在这里：

// HTMLEscape wraps template.HTMLEscapeString
func HTMLEscape(m interface{}) string {
    switch v := m.(type) {
    case int:
        return strconv.Itoa(v)
    case string:
        return template.HTMLEscapeString(v)
    }
​
    s := fmt.Sprint(m)
    return template.HTMLEscapeString(s)
}

当在模板中写入变量时，变量的类型很可能是不同的；最常见的当然是有int以及string；不同的类型也需要做不同的处理，可就是这么一句switch v := m.(type) { 类型判断会产生新变量以造成内存分配。

咋看这几乎无解，因为我不可能在模板中限制需要渲染的数据类型；"类型转换"是必不可免的。

回头去看QuickTemplate，它对此问题的解决方法，让我不禁莞尔：

<li>ID={%d row.ID %}, Message={%s row.Message %}</li>

QuickTemplate要求使用者在编写模板的时候，就直接指定插入变量的类型，如果是int，那么就使用 <%d %>的标签，如果是字符串，就使用<%s %>。

这需要引入新的语法不说，我认为也是会对模板使用者造成一定的心智负担，那么，有没有办法解决呢？

同样的模板代码，在gorazor中是这么表示：

<li>ID=@row.ID, Message=@row.Message</li>

而生成出来的代码是：

_buffer.WriteString("<li>ID=")
_buffer.WriteString(gorazor.HTMLEscape(row.ID))
_buffer.WriteString(", Message=")
_buffer.WriteString(gorazor.HTMLEscape(row.Message))
_buffer.WriteString("</li>")

经过一番尝试，我发现可以使用go/types库，对生成出来的代码做类型分析，当通过编译器知道row.ID以及row.Message的具体类型后，我自然可以将调用函数自动替换成为具体类型的版本，也就是说，重新生成以下的代码：

_buffer.WriteString("<li>ID=")
_buffer.WriteString(gorazor.HTMLEscInt(row.ID))
_buffer.WriteString(", Message=")
_buffer.WriteString(gorazor.HTMLEscStr(row.Message))
_buffer.WriteString("</li>")

这么一来，gorazor模板，也就能够做到零内存分配了！

压测的结果非常让人鼓舞：

• 同样使用QuickTemplate自身的缓存池以及unsafe转换下，gorazor可以比QuickTemplate快80%
• 即便不使用缓存池，也不会比QuickTemplate慢太多

若按比QuickTemplate快80%的结果看，gorazor 2.0应该是目前世界最快的go模板引擎了。

我其实觉得这样的性能测试意义并不大；因为很容易为压测跑分做优化，实际使用中，模板的方便性应该会更加重要；我会特别希望在gorazor 3.0中，增加Language Server Protocol的支持，这样就可以在VS Code等编辑器中，对模板也实现完整的智能补全。

就不知道3.0版本是否需要再等个五年了 :)

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