go性能优化建议

一.简介

​ 性能优化的前提是满足正确可靠、简洁清晰等质量因素。性能优化是综合评估，有时候时间效率和空间效率可能对立。针对 Go语言特性，下文介绍 Go 相关的性能优化建议。

二.性能优化建议

1.Benchmark

​ Benchmark能够为Go语言提供支持基准性能测试，能够提供实际的数据衡量。通过go test -bench=. -benchmen命令进行基准性能测试。

// from fib.go
func Fib(n int) int {
    if n <2{
        return n
    }
	return Fib(n-1) + Fib(n-2)
}
// from fib_test.go
func BenchmarkFib10(b *testing.B) {
    // run the Fib function b.N times
    for n := 0; n < b.N; n++{
        Fib(10)
    }
}

结果说明：

​ 第四行第一个结果表示BenchmarkFib10是测试函数名8 表示GOMAXPROCS的值为8，第四行第二个结果表示一共执行1855870次即b.N的值，第四行第三个结果表示每次执行花费602.5ns，第四行第四个结果表示每次执行申请多大的内存，第四行第五个结果表示每次执行申请的几次内存。

2.slice

​ slice可以预分配内存，使用make() 初始化切片时提供容量信息。

func NoPreAlloc( size int) {
    data := make([]int, 0)
    for k := 0; k < size; k++ {
        data = append( data, k )
    }
}


func PreAlloc(size int) {
    data := make([]int, 0, size )
    for k := 0; k < size; k++ {
        data = append( data, k )
    }
}

实验结果：

​ 切片本质是一个数组片段的描述包括数组指针，片段的长度，片段的容量(不改变内存分配情况下的最大长度）。切片操作并不复制切片指向的元素，创建一个新的切片会复用原来切片的底层数组。

3.map

​ map预分配内存

func NoPreAlloc(size int) {
    data := make(map[int]int )
    for i := 0; i < size; i++ {
        data[i] = 1
    }
}

func PreAlloc(size int) {
    data := make(map[int]int, size)
    for i := 0; i < size; i++{
		data[i] = 1
    } 
}

实验结果：

不断向 map 中添加元素的操作会触发 map 的扩容，提前分配好空间可以减少内存拷贝和 Rehash 的消耗，根据实际需求提前预估好需要的空间。

4.字符串处理

​ 使用strings.Builder

func ByteBuffer(n int, str string) string {
    buf := new( bytes .Buffer)
    for i := 0;i < n; i++ {
        buf.writeString(str)
    }
    return buf.String()
}

实验结果：

使用 +字符串拼接性能最差，strings.Builder，bytes.Buffer 相近，strings.Buffer 更快。字符串在 Go语言中是不可变类型，占用内存大小是固定的。使用 + 每次都会重新分配内存。strings.Builder，bytes.Buffer 底层都是 []byte 数组。内存扩容策略不需要每次拼接重新分配内存。

5.空结构体

​ 空结构体 struct{}实例不占据任何的内存空间。可作为各种场景下的占位符使用，节省资源，空结构体本身具备很强的语义，即这里不需要任何值，仅作为占位符。

func EmptyStructMap(n int) {
    m := make(map[int]struct{})
    
    for i := 0;i < n; i++ {
        m[i] = struct{}{}
    }
}

func BoolMap(n int) {
    m := make(map[int]bool)
    
    for i := 0;i < n; i++ {
        m[i] = false
    }
}

实验结果：

实现 Set，可以考虑用 map 来代替。对于这个场景，只需要用到 map 的键，而不需要值。即使是将 map 的值设置为 bool 类型，也会多占据 1个字节空间。

6. atomic

   使用atomic包

   type atomicCounter struct {
       i int32
   }
   
   func AtomicAddOne( c
   *atomicCounter) {
       atomic.AddInt32( &c.i, 1)
   }
   
   type mutexCounter struct {
       i int32
       m sync.Mutex
   }
   
   func MutexAddOne(c *mutexCounter) {
       c.m.Lock()
   	c.i+
   	c.m.Unlock()
   }

实验结果：

​ 锁的实现是通过操作系统来实现，属于系统调用。atomic 操作是通过硬件实现，效率比锁高。sync.Mutex 应该用来保护一段逻辑，不仅仅用于保护一个变量。对于非数值操作，可以使用 atomic.Value，能承载一个interface。

三.小结

​ 避免常见的性能陷阱可以保证大部分程序的性能。普通应用代码，不要一味地追求程序的性能。越高级的性能优化手段越容易出现问题。在满足正确可靠、简洁清晰的质量要求的前提下提高程序性能。