Go语言中节省内存技巧方法示例
引言
GO虽然不消耗大量内存，但是仍有一些小技巧可以节省内存，良好的编码习惯是每一个程序员都应该具备的素质。
预先分配切片
数组是具有连续内存的相同类型的集合。数组类型定义时要指定长度和元素类型。
因为数组的长度是它们类型的一部分，数组的主要问题是它们大小固定，不能调整。
与数组类型不同，切片类型无需指定长度。切片的声明方式与数组相同，但没有数量元素。
切片是数组的包装器，它们不拥有任何数据——它们是对数组的引用。它们由指向数组的指针、长度及其容量（底层数组中的元素数）组成。
当您向没有足够容量的切片添加一个新值时 - 会创建一个具有更大容量的新数组，并将当前数组中的值复制到新数组中。这会导致不必要的内存分配和 CPU 周期。
为了更好地理解这一点，让我们看一下以下代码段：
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)
}
}
结果
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]
可以看到第一次声明数组var ints []int的时候，是不给它分配内存的，内存地址为0，大小和容量也都是0 后面每次扩容都是2的倍数，并且每次扩容内存地址都发生了改变。
当容量<1024 时会涨为之前的 2 倍，当容量>=1024时会以 1.25 倍增长。从 Go 1.18 开始，这已经变得更加线性
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)
}
}
结果如下
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
由上述基准，我们可以得出结论，将值分配给预分配的切片和将值追加到切片之间是存在很大差异的。预先分配大小可以提速3倍多，而且内存分配也更小。
结构体中的字段顺序
以下面结构体为例
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))
}
上述的输出为 96 字节，而所有字段相加为 82 字节。那额外的 14 个字节是来自哪里呢？
现代 64 位 CPU 以 64 位（8 字节）的块获取数据
第一个周期占用 8 个字节，拉取“IsDraft”字段占用了 1 个字节并且产生 7 个未使用字节。它不能占用“一半”的字段。
第二个和第三个周期取 Title 字符串，第四个周期取 ID，依此类推。到取 IsDeleted 字段时，它使用 1 个字节并有 7 个字节未使用。
对内存节省的关键是按字段占用大小从上到下对字段进行排序。对上述结构进行排序，大小可减少到 88 个字节。最后两个字段 IsDraft 和 IsDeleted 被放在同一个块中，从而将未使用的字节数从 14 (2x7) 减少到 6 (1 x 6)，在此过程中节省了 8 个字节。
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))
}
上述的输出为 88 字节
极端情况
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
}
第一个结构体占用128字节，第二个结构体占用72字节。节省空间：(128-72)/129=43.75%.
在 64 位架构上占用小于 8 字节的 Go 类型：
- bool: 1 个字节
- int8/uint8: 1 个字节
- int16/uint16: 2 个字节
- int32/uint32/rune: 4 个字节
- float32: 4 个字节
- byte: 1 个字节
使用 map[string]struct{} 而不是 map[string]bool
Go 没有内置的集合，通常使用 map[string]bool{} 表示集合。尽管它更具可读性（这非常重要），但将其作为一个集合使用是错误的，因为它具有两种状态（假/真）并且与空结构体相比使用了额外的内存。
空结构体 (struct{}) 是没有额外字段的结构类型，占用零字节的存储空间。
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{}{}
}
}
结果
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
可以看到执行速度提升了一些，但是效果不太明显。
使用bool值有个好处是查找的时候更方便，从map中取值只需要判断一个值就行了，而使用空结构体则需要判断第二个值
m := make(map[string]bool{})
if m["key"]{
// Do something
}
v := make(map[string]struct{}{})
if _, ok := v["key"]; ok{
// Do something
}
参考
【2】Easy memory-saving tricks in Go
以上就是Go语言中节省内存技巧方法示例的详细内容，更多关于Go语言节省内存技巧的资料请关注脚本之家其它相关文章！
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