Golang 優化之路——空結構

寫在前面

開發 hashset 常用的套路：

map[int]int8
map[int]bool複製程式碼

我們一般只用 map 的鍵來儲存資料，值是沒有用的。所以來快取集合資料會造成記憶體浪費。

空物件

空物件是個神奇的東西。它指的是沒有欄位的結構型別。

type Q struct{}複製程式碼

它牛逼的地方在於：

• 可以和普通結構一樣操作

    var a = []struct{}{struct{}{}}
    fmt.Println(len(a)) // prints 1複製程式碼

• 不佔用空間

    var s struct{}
    fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0複製程式碼

• 宣告兩個空物件，它們指向同一個地址

    type A struct{}
    a := A{}
    b := A{}
    fmt.Println(&a == &b) // prints true複製程式碼

造成這個結果的原因是 Golang 的編譯器會把這種空物件都當成runtime.zerobase處理。

var zerobase uintptr複製程式碼

hashset

有了上面的介紹，就可以利用空結構來優化 hashset 了。

var itemExists = struct{}{}

type Set struct {
    items map[interface{}]struct{}
}

func New() *Set {
    return &Set{items: make(map[interface{}]struct{})}
}

func (set *Set) Add(item interface{}) {
    set.items[item] = itemExists
}

func (set *Set) Remove(item interface{}) {
    delete(set.items, item)
}

func (set *Set) Contains(item interface{}) bool {
    if _, contains := set.items[item]; !contains {
        return false
    }
    return true
}複製程式碼

一個簡易的 hashset 實現就完成了。

效能比較

func BenchmarkIntSet(b *testing.B) {
    var B = NewIntSet(3)
    B.Set(10).Set(11)
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        if B.Exists(1) {

        }
        if B.Exists(11) {

        }
        if B.Exists(1000000) {

        }
    }
}

func BenchmarkMap(b *testing.B) {
    var B = make(map[int]int8, 3)
    B[10] = 1
    B[11] = 1
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        if _, exists := B[1]; exists {

        }
        if _, exists := B[11]; exists {

        }
        if _, exists := B[1000000]; exists {

        }
    }
}

BenchmarkIntSet-2       50000000                35.3 ns/op             0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkMap-2          30000000                41.2 ns/op             0 B/op          0 allocs/op複製程式碼

結論

• 效能，有些提升，但不是特別明顯。尤其是線上壓力不大的情況效能應該不會有明顯變化；
• 記憶體佔用。我們的服務快取較多、佔用記憶體較大，通過這個優化實測可以減少 1.6 GB 的空間。不過這個優化的空間取決於資料量。

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參考文獻

• 【1】The empty struct - Dave Cheney
• 【2】gods - emirpasic
• 【3】 《Go 語言學習筆記》 - 雨痕。5.5 結構。