パフォーマンス最適化

env ライブラリは高パフォーマンスシナリオ向けに最適化されています。このドキュメントではスレッドセーフ、オブジェクトプール、メモリ管理などのパフォーマンス関連機能について説明します。

スレッドセーフ

スレッドセーフの保証

Loader のすべてのメソッドはスレッドセーフ：

loader, _ := env.New(env.DefaultConfig())
defer loader.Close()

var wg sync.WaitGroup

// 並発読み取り
for i := 0; i < 100; i++ {
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        loader.GetString("KEY")
    }()
}

// 並発書き込み
for i := 0; i < 100; i++ {
    wg.Add(1)
    go func(n int) {
        defer wg.Done()
        loader.Set(fmt.Sprintf("KEY_%d", n), "value")
    }(i)
}

wg.Wait()

パッケージレベル関数のスレッドセーフ性

パッケージレベル関数はグローバルローダーを使用し、同様にスレッドセーフです：

var wg sync.WaitGroup

for i := 0; i < 100; i++ {
    wg.Add(1)
    go func() {
        defer wg.Done()
        env.GetString("KEY", "default")
    }()
}

wg.Wait()

内部実装

ライブラリはシャードストレージ（Sharded Storage）を使用してロック競合を削減しています：

text

┌─────────────────────────────────────────┐
│          Loader（8 シャード）             │
├─────────────────────────────────────────┤
│  ┌─────────┐ ┌─────────┐    ┌────────┐ │
│  │ Shard 0 │ │ Shard 1 │... │ Shard 7│ │
│  │  Lock   │ │  Lock   │    │  Lock  │ │
│  │  Data   │ │  Data   │    │  Data  │ │
│  └─────────┘ └─────────┘    └────────┘ │
└─────────────────────────────────────────┘

キーはハッシュ値に基づいて異なるシャードに割り当てられる
各シャードには独立したロックがある
ロック競合を削減し、並行パフォーマンスを向上

オブジェクトプール

オブジェクトプールを使用する理由

頻繁なオブジェクトの作成と破棄は GC 負荷を増大させます：

text

オブジェクトプールなし：
オブジェクト作成 → 使用 → GC 回収 → オブジェクト作成 → 使用 → GC 回収 ...

オブジェクトプールあり：
オブジェクト作成 → 使用 → プールに返却 → 取得 → 使用 → プールに返却 ...

SecureValue プール

SecureValue オブジェクトはプール化管理されています：

// SecureValue を取得（プールから再利用される場合がある）
secret := env.GetSecure("API_KEY")

// 使用（Reveal は平文を返し、String/Masked はマスクを返す）
value := secret.Reveal()

// プールに返却
secret.Close()  // または secret.Release()

オブジェクトプールの正しい使用方法

速やかに解放する：

func processData() {
    secret := env.GetSecure("SECRET")
    defer secret.Close()  // 解放を保証

    // 使用 secret...
}

参照を保持しない：

// 誤り：解放済みオブジェクトの参照を保持
var globalSecret *env.SecureValue

func init() {
    globalSecret = env.GetSecure("KEY")
    globalSecret.Close()  // 解放後、オブジェクトは再利用される
}

func later() {
    // 危険：globalSecret は他のコードで使用されている可能性がある
    globalSecret.String()
}

// 正しい：必要な時に毎回取得
func getSecret() string {
    secret := env.GetSecure("KEY")
    defer secret.Close()
    return secret.Reveal()
}

クローズ状態の確認：

secret := env.GetSecure("KEY")

// 使用前に確認
if secret.IsClosed() {
    // オブジェクトはクローズ済み、使用不可
}

// 使用後にクローズ
secret.Close()

// クローズ後の確認
if secret.IsClosed() {
    // クローズ済み
}

メモリ安全性

メモリロック

メモリロックを有効にして機密データのディスクスワップを防止：

// プラットフォームサポートを確認
if env.IsMemoryLockSupported() {
    env.SetMemoryLockEnabled(true)
}

プラットフォームサポート：

プラットフォーム	サポート
Linux	✅
macOS	✅
Windows	✅
FreeBSD	✅
wasm	❌

詳細

SecureValue API - メモリロック設定で完全な設定説明を確認してください。

ストリクトモード

ストリクトモードでは、メモリロックの失敗はエラーとなります：

env.SetMemoryLockStrict(true)

secret, err := env.NewSecureValueStrict("sensitive_data")
if err != nil {
    // メモリロックに失敗
}

安全なゼロクリア

SecureValue はクローズ時に自動的にメモリをゼロクリアします：

secret := env.GetSecure("PASSWORD")
// 内部状態：['p', 'a', 's', 's', ...]

secret.Close()
// 内部状態：[0, 0, 0, 0, ...]

バイトスライスの手動ゼロクリア：

sensitiveBytes := []byte("secret")
env.ClearBytes(sensitiveBytes)
// sensitiveBytes 現在はすべて 0

パフォーマンスパターン

初期化後の読み取り専用

最も効率的なパターン：起動時に設定を読み込み，実行時は読み取り専用：

var config *Config

func init() {
    env.Load(".env")

    config = &Config{}
    env.ParseInto(config)
}

// 任意の goroutine から安全に読み取り可能
func getValue() string {
    return config.Key
}

動的設定リフレッシュ

設定を動的に更新する必要がある場合のパターン：

type ConfigManager struct {
    loader *env.Loader
    mu     sync.RWMutex
}

func (m *ConfigManager) Refresh() error {
    m.mu.Lock()
    defer m.mu.Unlock()

    return m.loader.LoadFiles(".env")
}

func (m *ConfigManager) Get(key string) string {
    m.mu.RLock()
    defer m.mu.RUnlock()

    return m.loader.GetString(key)
}

ロック保持時間の削減

// 非推奨：ロック内で時間のかかる操作を実行
func (l *Loader) ProcessValue(key string) {
    value := l.GetString(key)
    // 時間のかかる操作...
    processValue(value)
}

// 推奨：素早く読み取り、ロックの外で処理
func ProcessValue(key string) {
    value := loader.GetString(key)  // 素早く取得
    go processValue(value)          // 非同期処理
}

バッチ操作

// 必要な値をすべて一度に取得
func LoadAllConfig(loader *env.Loader) *Config {
    return &Config{
        Host:    loader.GetString("HOST"),
        Port:    loader.GetInt("PORT"),
        Debug:   loader.GetBool("DEBUG"),
        Timeout: loader.GetDuration("TIMEOUT"),
    }
}

頻繁な呼び出しを回避

// 非推奨：リクエストのたびに読み取り
func Handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    apiKey := env.GetString("API_KEY")  // リクエストのたびにロックを取得
    // ...
}

// 推奨：起動時にキャッシュ
var apiKey string

func init() {
    env.Load(".env")
    apiKey = env.GetString("API_KEY")
}

func Handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    // キャッシュされた値を直接使用
    // ...
}

パフォーマンスへの影響

オブジェクトプールの効果

操作	プールなし	プールあり
割り当て回数	N	~定数
GC 負荷	高	低
レイテンシ	不安定	安定

メモリロックのオーバーヘッド

メモリロック（Linux の mlock / Windows の VirtualLock）は SecureValue 作成時にのみ 1 回の追加 syscall オーバーヘッドを発生させ、読み取り操作（Reveal / String / Masked）に差異はありません。SecureValue は小さく短命に保つことを推奨します——使用後すぐに Close() / Release() でオブジェクトプールに返却し、大きなロック済みメモリを長期間保持しないでください。

ベンチマークテスト

読み取りパフォーマンス

func BenchmarkConcurrentRead(b *testing.B) {
    loader, _ := env.New(env.DefaultConfig())
    loader.Set("KEY", "value")

    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
        for pb.Next() {
            loader.GetString("KEY")
        }
    })
}

書き込みパフォーマンス

func BenchmarkConcurrentWrite(b *testing.B) {
    loader, _ := env.New(env.DefaultConfig())

    var i int64
    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
        for pb.Next() {
            n := atomic.AddInt64(&i, 1)
            loader.Set(fmt.Sprintf("KEY_%d", n), "value")
        }
    })
}

読み書きの混在

func BenchmarkMixedReadWrite(b *testing.B) {
    loader, _ := env.New(env.DefaultConfig())
    loader.Set("KEY", "value")

    b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
        i := 0
        for pb.Next() {
            if i%10 == 0 {
                loader.Set("KEY", "new_value")
            } else {
                loader.GetString("KEY")
            }
            i++
        }
    })
}

注意事項

ロック内でのブロックを回避

// 危険：デッドロックの可能性あり
func (l *Loader) BadMethod() {
    // ロック内でブロックする可能性のある操作を呼び出し
    l.Set("KEY", computeValue())  // computeValue 遅くなる可能性がある
}

// 安全：先に計算、後に設定
func GoodMethod() {
    value := computeValue()  // ロックの外で計算
    loader.Set("KEY", value)  // 素早く設定
}

クローズ後の並行アクセス

loader, _ := env.New(cfg)

// goroutine を起動
go func() {
    time.Sleep(1 * time.Second)
    loader.GetString("KEY")  // 空文字列を返す（GetString は error を返さない）
}()

loader.Close()  // メイン goroutine がクローズ

グローバルローダーのリセット

// 並行安全ではない：実行時に呼び出さないこと
env.ResetDefaultLoader()

// 安全：テストまたは起動時にのみ呼び出す
func init() {
    env.ResetDefaultLoader()
    env.Load(".env")
}

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スレッドセーフ ​

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パッケージレベル関数のスレッドセーフ性 ​

内部実装 ​

オブジェクトプール ​

オブジェクトプールを使用する理由 ​

SecureValue プール ​

オブジェクトプールの正しい使用方法 ​

メモリ安全性 ​

メモリロック ​

ストリクトモード ​

安全なゼロクリア ​

パフォーマンスパターン ​

初期化後の読み取り専用 ​

動的設定リフレッシュ ​

ロック保持時間の削減 ​

バッチ操作 ​

頻繁な呼び出しを回避 ​

パフォーマンスへの影響 ​

オブジェクトプールの効果 ​

メモリロックのオーバーヘッド ​

ベンチマークテスト ​

読み取りパフォーマンス ​

書き込みパフォーマンス ​

読み書きの混在 ​

注意事項 ​

ロック内でのブロックを回避 ​

クローズ後の並行アクセス ​

グローバルローダーのリセット ​

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