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go语言切片怎么扩容,go切片容量

【golang】内存逃逸常见情况和避免方式

因为如果变量的内存发生逃逸,它的生命周期就是不可知的,其会被分配到堆上,而堆上分配内存不能像栈一样会自动释放,为了解放程序员双手,专注于业务的实现,go实现了gc垃圾回收机制,但gc会影响程序运行性能,所以要尽量减少程序的gc操作。

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1、在方法内把局部变量指针返回,被外部引用,其生命周期大于栈,则溢出。

2、发送指针或带有指针的值到channel,因为编译时候无法知道那个goroutine会在channel接受数据,编译器无法知道什么时候释放。

3、在一个切片上存储指针或带指针的值。比如[]*string,导致切片内容逃逸,其引用值一直在堆上。

4、因为切片的append导致超出容量,切片重新分配地址,切片背后的存储基于运行时的数据进行扩充,就会在堆上分配。

5、在interface类型上调用方法,在Interface调用方法是动态调度的,只有在运行时才知道。

1、go语言的接口类型方法调用是动态,因此不能在编译阶段确定,所有类型结构转换成接口的过程会涉及到内存逃逸发生,在频次访问较高的函数尽量调用接口。

2、不要盲目使用变量指针作为参数,虽然减少了复制,但变量逃逸的开销更大。

3、预先设定好slice长度,避免频繁超出容量,重新分配。

go语言string之Buffer与Builder

操作字符串离不开字符串的拼接,但是Go中string是只读类型,大量字符串的拼接会造成性能问题。

拼接字符串,无外乎四种方式,采用“+”,“fmt.Sprintf()”,"bytes.Buffer","strings.Builder"

上面我们创建10万字符串拼接的测试,可以发现"bytes.Buffer","strings.Builder"的性能最好,约是“+”的1000倍级别。

这是由于string是不可修改的,所以在使用“+”进行拼接字符串,每次都会产生申请空间,拼接,复制等操作,数据量大的情况下非常消耗资源和性能。而采用Buffer等方式,都是预先计算拼接字符串数组的总长度(如果可以知道长度),申请空间,底层是slice数组,可以以append的形式向后进行追加。最后在转换为字符串。这申请了不断申请空间的操作,也减少了空间的使用和拷贝的次数,自然性能也高不少。

bytes.buffer是一个缓冲byte类型的缓冲器存放着都是byte

是一个变长的 buffer,具有 Read 和Write 方法。 Buffer 的 零值 是一个 空的 buffer,但是可以使用,底层就是一个 []byte, 字节切片。

向Buffer中写数据,可以看出Buffer中有个Grow函数用于对切片进行扩容。

从Buffer中读取数据

strings.Builder的方法和bytes.Buffer的方法的命名几乎一致。

但实现并不一致,Builder的Write方法直接将字符拼接slice数组后。

其没有提供read方法,但提供了strings.Reader方式

Reader 结构:

Buffer:

Builder:

可以看出Buffer和Builder底层都是采用[]byte数组进行装载数据。

先来说说Buffer:

创建好Buffer是一个empty的,off 用于指向读写的尾部。

在写的时候,先判断当前写入字符串长度是否大于Buffer的容量,如果大于就调用grow进行扩容,扩容申请的长度为当前写入字符串的长度。如果当前写入字符串长度小于最小字节长度64,直接创建64长度的[]byte数组。如果申请的长度小于二分之一总容量减去当前字符总长度,说明存在很大一部分被使用但已读,可以将未读的数据滑动到数组头。如果容量不足,扩展2*c + n 。

其String()方法就是将字节数组强转为string

Builder是如何实现的。

Builder采用append的方式向字节数组后添加字符串。

从上面可以看出,[]byte的内存大小也是以倍数进行申请的,初始大小为 0,第一次为大于当前申请的最大 2 的指数,不够进行翻倍.

可以看出如果旧容量小于1024进行翻倍,否则扩展四分之一。(2048 byte 后,申请策略的调整)。

其次String()方法与Buffer的string方法也有明显区别。Buffer的string是一种强转,我们知道在强转的时候是需要进行申请空间,并拷贝的。而Builder只是指针的转换。

这里我们解析一下 *(*string)(unsafe.Pointer(b.buf)) 这个语句的意思。

先来了解下unsafe.Pointer 的用法。

也就是说,unsafe.Pointer 可以转换为任意类型,那么意味着,通过unsafe.Pointer媒介,程序绕过类型系统,进行地址转换而不是拷贝。

即*A = Pointer = *B

就像上面例子一样,将字节数组转为unsafe.Pointer类型,再转为string类型,s和b中内容一样,修改b,s也变了,说明b和s是同一个地址。但是对s重新赋值后,意味着s的地址指向了“WORLD”,它们所使用的内存空间不同了,所以s改变后,b并不会改变。

所以他们的区别就在于 bytes.Buffer 是重新申请了一块空间,存放生成的string变量, 而strings.Builder直接将底层的[]byte转换成了string类型返回了回来,去掉了申请空间的操作。

GoLang中的切片扩容机制

[5]int 是数组,而 []int 是切片。二者看起来相似,实则是根本上不同的数据结构。

切片的数据结构中,包含一个指向数组的指针 array ,当前长度 len ,以及最大容量 cap 。在使用 make([]int, len) 创建切片时,实际上还有第三个可选参数 cap ,也即 make([]int, len, cap) 。在不声明 cap 的情况下,默认 cap=len 。当切片长度没有超过容量时,对切片新增数据,不会改变 array 指针的值。

当对切片进行 append 操作,导致长度超出容量时,就会创建新的数组,这会导致和原有切片的分离。在下例中

由于 a 的长度超出了容量,所以切片 a 指向了一个增长后的新数组,而 b 仍然指向原来的老数组。所以之后对 a 进行的操作,对 b 不会产生影响。

试比较

本例中, a 的容量为6,因此在 append 后并未超出容量,所以 array 指针没有改变。因此,对 a 进行的操作,对 b 同样产生了影响。

下面看看用 a := []int{} 这种方式来创建切片会是什么情况。

可以看到,空切片的容量为0,但后面向切片中添加元素时,并不是每次切片的容量都发生了变化。这是因为,如果增大容量,也即需要创建新数组,这时还需要将原数组中的所有元素复制到新数组中,开销很大,所以GoLang设计了一套扩容机制,以减少需要创建新数组的次数。但这导致无法很直接地判断 append 时是否创建了新数组。

如果一次添加多个元素,容量又会怎样变化呢?试比较下面两个例子:

那么,是不是说,当向一个空切片中插入 2n-1 个元素时,容量就会被设置为 2n 呢?我们来试试其他的数据类型。

可以看到,根据切片对应数据类型的不同,容量增长的方式也有很大的区别。相关的源码包括: src/runtime/msize.go , src/runtime/mksizeclasses.go 等。

我们再看看切片初始非空的情形。

可以看到,与刚刚向空切片添加5个int的情况一致,向有3个int的切片中添加2个int,容量增长为6。

需要注意的是, append 对切片扩容时,如果容量超过了一定范围,处理策略又会有所不同。可以看看下面这个例子。

具体为什么会是这样的变化过程,还需要从 源码 中寻找答案。下面是 src/runtime/slice.go 中的 growslice 函数中的核心部分。

GoLang中的切片扩容机制,与切片的数据类型、原本切片的容量、所需要的容量都有关系,比较复杂。对于常见数据类型,在元素数量较少时,大致可以认为扩容是按照翻倍进行的。但具体情况需要具体分析。

Go切片数组深度解析

Go 中的分片数组,实际上有点类似于Java中的ArrayList,是一个可以扩展的数组,但是Go中的切片由比较灵活,它和数组很像,也是基于数组,所以在了解Go切片前我们先了解下数组。

数组简单描述就由相同类型元素组成的数据结构, 在创建初期就确定了长度,是不可变的。

但是Go的数组类型又和C与Java的数组类型不一样, NewArray 用于创建一个数组,从源码中可以看出最后返回的是 Array{}的指针,并不是第一个元素的指针,在Go中数组属于值类型,在进行传递时,采取的是值传递,通过拷贝整个数组。Go语言的数组是一种有序的struct。

Go 语言的数组有两种不同的创建方式,一种是显示的初始化,一种是隐式的初始化。

注意一定是使用 [...]T 进行创建,使用三个点的隐式创建,编译器会对数组的大小进行推导,只是Go提供的一种语法糖。

其次,Go中数组的类型,是由数值类型和长度两个一起确定的。[2]int 和 [3]int 不是同一个类型,不能进行传参和比较,把数组理解为类型和长度两个属性的结构体,其实就一目了然了。

Go中的数组属于值类型,通常应该存储于栈中,局部变量依然会根据逃逸分析确定存储栈还是堆中。

编译器对数组函数中做两种不同的优化:

在静态区完成赋值后复制到栈中。

总结起来,在不考虑逃逸分析的情况下,如果数组中元素的个数小于或者等于 4 个,那么所有的变量会直接在栈上初始化,如果数组元素大于 4 个,变量就会在静态存储区初始化然后拷贝到栈上。

由于数组是值类型,那么赋值和函数传参操作都会复制整个数组数据。

不管是赋值或函数传参,地址都不一致,发生了拷贝。如果数组的数据较大,则会消耗掉大量内存。那么为了减少拷贝我们可以主动的传递指针呀。

地址是一样的,不过传指针会有一个弊端,从打印结果可以看到,指针地址都是同一个,万一原数组的指针指向更改了,那么函数里面的指针指向都会跟着更改。

同样的我们将数组转换为切片,通过传递切片,地址是不一样的,数组值相同。

切片是引用传递,所以它们不需要使用额外的内存并且比使用数组更有效率。

所以,切片属于引用类型。

通过这种方式可以将数组转换为切片。

中间不加三个点就是切片,使用这种方式创建切片,实际上是先创建数组,然后再通过第一种方式创建。

使用make创建切片,就不光编译期了,make创建切片会涉及到运行期。1. 切片的大小和容量是否足够小;

切片是否发生了逃逸,最终在堆上初始化。如果切片小的话会先在栈或静态区进行创建。

切片有一个数组的指针,len是指切片的长度, cap指的是切片的容量。

cap是在初始化切片是生成的容量。

发现切片的结构体是数组的地址指针array unsafe.Pointer,而Go中数组的地址代表数组结构体的地址。

slice 中得到一块内存地址,array[0]或者unsafe.Pointer(array[0])。

也可以通过地址构造切片

nil切片:指的unsafe.Pointer 为nil

空切片:

创建的指针不为空,len和cap为空

当一个切片的容量满了,就需要扩容了。怎么扩,策略是什么?

如果原来数组切片的容量已经达到了最大值,再想扩容, Go 默认会先开一片内存区域,把原来的值拷贝过来,然后再执行 append() 操作。这种情况对现数组的地址和原数组地址不相同。

从上面结果我们可以看到,如果用 range 的方式去遍历一个切片,拿到的 Value 其实是切片里面的值拷贝,即浅拷贝。所以每次打印 Value 的地址都不变。

由于 Value 是值拷贝的,并非引用传递,所以直接改 Value 是达不到更改原切片值的目的的,需要通过 slice[index] 获取真实的地址。

go语言中实现切片(slice)的三种方式

定义一个切片,然后让切片去引用一个已经创建好的数组。基本语法如下:

索引1:切片引用的起始元素位

索引2:切片只引用该元素位之前的元素

例程如下:

在该方法中,我们未指定容量cap,这里的值为5是系统定义的。

在方法一中,可以用arr数组名来操控数组中的元素,也可以通过slice切片来操控数组中的元素。切片是直接引用数组,数组是事先存在的,程序员是可见的。

通过 make 来创建切片,基本语法如下:

make函数第三个参数cap即容量是可选的,如果一定要自己注明的话,要注意保证cap≥len。

用该方法可以 指定切片的大小(len)和容量(cap)

例程如下:

由于未赋值系统默认将元素值置为0,即:

数值类型数组:    默认值为 0

字符串数组:       默认值为 ""

bool数组:           默认值为 false

在方法二中,通过make方式创建的切片对应的数组是由make底层维护,对外不可见,即只能通过slice去访问各个元素。

定义一个切片,直接就指定具体数组,使用原理类似于make的方式。

例程如下:


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