从结构体的角度优化Go性能

开门见山，今天给大家分享通过简单地重新排序结构体中的字段，极大地提高 Go 程序的速度和内存使用率的方法~

01 

【数据结构对齐】

【举个栗子】

在上面的例子中，我们定义了两个具有相同字段的结构体。接下来让我们编写一个简单的程序来输出他们的内存使用情况。

【结果如下】

通过上面我们可以发现它们占用的内存不同。到底发生了什么，导致两个字段相同的结构体消耗不同的字节？

答案是数据在操作系统中的内存排列方式，也可以说是数据结构对齐。

02

【原理介绍】

CPU 以字长的方式读取数据，64 位操作系统中一个字长为 8 个字节，而 32 位操作系统中一个字长为 4 个字节。换句话说，CPU 以字长的倍数读取地址。

在 64 位操作系统中，为了获取变量 IdCardNumber，我们的 CPU 需要两个周期来访问数据，而不是一个周期。

第一个周期将获取到 0 到 7 的内存，其余周期获取其余部分。

把它想象成一个笔记本，每页只能存储一个字大小的数据，此时是 8 个字节。如果 IdCardNumber 分散在两个页面上，则需要翻页两次才能检索完整的数据。

但这是低效的

因此我们需要对齐数据结构，将数据存储在一个地址等于数据大小的倍数的位置。

例如，一个 2 字节的数据可以存储在内存 0、2 或 4 中，而一个 4 字节的数据可以存储在内存 0、4 或 8 中。

通过简单的对齐数据，确保 IdCardNumber 可以在同一个 CPU 周期内检索到变量。

填充是实现数据对齐的关键。操作系统在数据结构之间用额外的字节填充数据以对齐它们。这就是额外内存的来源！

让我们再来看一看 BadStruct 和 GoodStruct。

GoodStruct 消耗更少的内存，仅仅是因为它比 BadStruct 有更好的结构体字段顺序。

由于填充，两个数据结构分别变成了 16 字节和 24 字节。所以，只需重新排序结构体中的字段，就可以节省额外的内存！

最后，我们来做一个简单的基准测试来证明它在速度和内存的区别。

【结果如下】

从结果可以看出，遍历 GoodStruct 花费的时间确实更少。重新排序结构体字段可以提高程序的内存使用率和速度。

了解了简单的数据对齐技术，快来重新排序结构体中你的字段吧！

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