引言

GO雖然不消耗大量?jī)?nèi)存，但是仍有一些小技巧可以節(jié)省內(nèi)存，良好的編碼習(xí)慣是每一個(gè)程序員都應(yīng)該具備的素質(zhì)。

預(yù)先分配切片

數(shù)組是具有連續(xù)內(nèi)存的相同類型的集合。數(shù)組類型定義時(shí)要指定長(zhǎng)度和元素類型。

因?yàn)閿?shù)組的長(zhǎng)度是它們類型的一部分，數(shù)組的主要問(wèn)題是它們大小固定，不能調(diào)整。

與數(shù)組類型不同，切片類型無(wú)需指定長(zhǎng)度。切片的聲明方式與數(shù)組相同，但沒(méi)有數(shù)量元素。

切片是數(shù)組的包裝器，它們不擁有任何數(shù)據(jù)——它們是對(duì)數(shù)組的引用。它們由指向數(shù)組的指針、長(zhǎng)度及其容量（底層數(shù)組中的元素?cái)?shù)）組成。

當(dāng)您向沒(méi)有足夠容量的切片添加一個(gè)新值時(shí) - 會(huì)創(chuàng)建一個(gè)具有更大容量的新數(shù)組，并將當(dāng)前數(shù)組中的值復(fù)制到新數(shù)組中。這會(huì)導(dǎo)致不必要的內(nèi)存分配和 CPU 周期。

為了更好地理解這一點(diǎn)，讓我們看一下以下代碼段：

func main() {
	var ints []int
	fmt.Printf("Address: %p, Length: %d, Capacity: %d, Values: %v\n", ints, len(ints), cap(ints), ints)
	for i := 0; i < 5; i++ {
		ints = append(ints, i)
		fmt.Printf("Address: %p, Length: %d, Capacity: %d, Values: %v\n", ints, len(ints), cap(ints), ints)
	}
}

結(jié)果

Address: 0x0, Length: 0, Capacity: 0, Values: []
Address: 0xc0000160d0, Length: 1, Capacity: 1, Values: [0]
Address: 0xc0000160e0, Length: 2, Capacity: 2, Values: [0 1]
Address: 0xc000020100, Length: 3, Capacity: 4, Values: [0 1 2]
Address: 0xc000020100, Length: 4, Capacity: 4, Values: [0 1 2 3]
Address: 0xc00001a180, Length: 5, Capacity: 8, Values: [0 1 2 3 4]

可以看到第一次聲明數(shù)組var ints []int的時(shí)候，是不給它分配內(nèi)存的，內(nèi)存地址為0，大小和容量也都是0 后面每次擴(kuò)容都是2的倍數(shù)，并且每次擴(kuò)容內(nèi)存地址都發(fā)生了改變。

當(dāng)容量<1024 時(shí)會(huì)漲為之前的 2 倍，當(dāng)容量>=1024時(shí)會(huì)以 1.25 倍增長(zhǎng)。從 Go 1.18 開始，這已經(jīng)變得更加線性

func BenchmarkPreallocAssign(b *testing.B) {
	ints := make([]int, b.N)
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		ints[i] = i
	}
}
func BenchmarkAppend(b *testing.B) {
	var ints []int
	for i := 0; i < b.N; i++ {
		ints = append(ints, i)
	}
}

結(jié)果如下

goos: darwin
goarch: amd64
pkg: mygo
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkPreallocAssign-12      321257311                3.609 ns/op           8 B/op          0 allocs/op
BenchmarkAppend-12              183322678               12.37 ns/op           42 B/op          0 allocs/op
PASS
ok      mygo    6.236s

由上述基準(zhǔn)，我們可以得出結(jié)論，將值分配給預(yù)分配的切片和將值追加到切片之間是存在很大差異的。預(yù)先分配大小可以提速3倍多，而且內(nèi)存分配也更小。

結(jié)構(gòu)體中的字段順序

以下面結(jié)構(gòu)體為例

type Post struct {
    IsDraft     bool      // 1 byte
    Title       string    // 16 bytes
    ID          int64     // 8 bytes
    Description string    // 16 bytes
    IsDeleted   bool      // 1 byte
    Author      string    // 16 bytes
    CreatedAt   time.Time // 24 bytes
}
func main(){
    p := Post{}
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(p))
}

上述的輸出為 96 字節(jié)，而所有字段相加為 82 字節(jié)。那額外的 14 個(gè)字節(jié)是來(lái)自哪里呢？

現(xiàn)代 64 位 CPU 以 64 位（8 字節(jié)）的塊獲取數(shù)據(jù)

第一個(gè)周期占用 8 個(gè)字節(jié)，拉取“IsDraft”字段占用了 1 個(gè)字節(jié)并且產(chǎn)生 7 個(gè)未使用字節(jié)。它不能占用“一半”的字段。

第二個(gè)和第三個(gè)周期取 Title 字符串，第四個(gè)周期取 ID，依此類推。到取 IsDeleted 字段時(shí)，它使用 1 個(gè)字節(jié)并有 7 個(gè)字節(jié)未使用。

對(duì)內(nèi)存節(jié)省的關(guān)鍵是按字段占用大小從上到下對(duì)字段進(jìn)行排序。對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行排序，大小可減少到 88 個(gè)字節(jié)。最后兩個(gè)字段 IsDraft 和 IsDeleted 被放在同一個(gè)塊中，從而將未使用的字節(jié)數(shù)從 14 (2x7) 減少到 6 (1 x 6)，在此過(guò)程中節(jié)省了 8 個(gè)字節(jié)。

type Post struct {
    CreatedAt   time.Time // 24 bytes
    Title       string    // 16 bytes
    Description string    // 16 bytes
    Author      string    // 16 bytes
    ID          int64     // 8 bytes
    IsDraft     bool      // 1 byte
    IsDeleted   bool      // 1 byte
}
func main(){
    p := Post{}
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(p))
}

上述的輸出為 88 字節(jié)

極端情況

type Post struct {
	IsDraft  bool  // 1 byte
	I64      int64 // 8 bytes
	IsDraft1 bool  // 1 byte
	I641     int64 // 8 bytes
	IsDraft2 bool  // 1 byte
	I642     int64 // 8 bytes
	IsDraft3 bool  // 1 byte
	I643     int64 // 8 bytes
	IsDraft4 bool  // 1 byte
	I644     int64 // 8 bytes
	IsDraft5 bool  // 1 byte
	I645     int64 // 8 bytes
	IsDraft6 bool  // 1 byte
	I646     int64 // 8 bytes
	IsDraft7 bool  // 1 byte
	I647     int64 // 8 bytes
}
type Post1 struct {
	IsDraft  bool  // 1 byte
	IsDraft1 bool  // 1 byte
	IsDraft2 bool  // 1 byte
	IsDraft3 bool  // 1 byte
	IsDraft4 bool  // 1 byte
	IsDraft5 bool  // 1 byte
	IsDraft6 bool  // 1 byte
	IsDraft7 bool  // 1 byte
	I64      int64 // 8 bytes
	I641     int64 // 8 bytes
	I642     int64 // 8 bytes
	I643     int64 // 8 bytes
	I644     int64 // 8 bytes
	I645     int64 // 8 bytes
	I646     int64 // 8 bytes
	I647     int64 // 8 bytes
}

第一個(gè)結(jié)構(gòu)體占用128字節(jié)，第二個(gè)結(jié)構(gòu)體占用72字節(jié)。節(jié)省空間：(128-72)/129=43.75%.

在 64 位架構(gòu)上占用小于 8 字節(jié)的 Go 類型：

• bool: 1 個(gè)字節(jié)
• int8/uint8: 1 個(gè)字節(jié)
• int16/uint16: 2 個(gè)字節(jié)
• int32/uint32/rune: 4 個(gè)字節(jié)
• float32: 4 個(gè)字節(jié)
• byte: 1 個(gè)字節(jié)

使用 map[string]struct{} 而不是 map[string]bool

Go 沒(méi)有內(nèi)置的集合，通常使用 map[string]bool{} 表示集合。盡管它更具可讀性（這非常重要），但將其作為一個(gè)集合使用是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗哂袃煞N狀態(tài)（假/真）并且與空結(jié)構(gòu)體相比使用了額外的內(nèi)存。

空結(jié)構(gòu)體 (struct{}) 是沒(méi)有額外字段的結(jié)構(gòu)類型，占用零字節(jié)的存儲(chǔ)空間。

func BenchmarkBool(b *testing.B) {
	m := make(map[uint]bool)
	for i := uint(0); i < 100_000_000; i++ {
		m[i] = true
	}
}
func BenchmarkEmptyStruct(b *testing.B) {
	m := make(map[uint]struct{})
	for i := uint(0); i < 100_000_000; i++ {
		m[i] = struct{}{}
	}
}

結(jié)果

goos: darwin
goarch: amd64
pkg: mygo
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkBool-12                       1        24052439603 ns/op       3766222824 B/op  3902813 allocs/op
BenchmarkEmptyStruct-12                1        22450213018 ns/op       3418648448 B/op  3903556 allocs/op
PASS
ok      mygo    46.937s

可以看到執(zhí)行速度提升了一些，但是效果不太明顯。

使用bool值有個(gè)好處是查找的時(shí)候更方便，從map中取值只需要判斷一個(gè)值就行了，而使用空結(jié)構(gòu)體則需要判斷第二個(gè)值

m := make(map[string]bool{})
if m["key"]{
 // Do something
}
v := make(map[string]struct{}{})
if _, ok := v["key"]; ok{
    // Do something
}

參考

【1】Go 中簡(jiǎn)單的內(nèi)存節(jié)省技巧

【2】Easy memory-saving tricks in Go

以上就是Go語(yǔ)言中節(jié)省內(nèi)存技巧方法示例的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go語(yǔ)言節(jié)省內(nèi)存技巧的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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