10秒改struct性能直接提升15%,产品姐姐都夸我好棒
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· 2023-01-18
struct 结构体的字段顺序有什么讲究？您可能不知道，通过简单地重新排序结构体中的字段，可以极大地提高 Go 程序的速度和内存使用率！难以置信吧？让我们来看个例子。
例子
ep:
type BadStruct struct {
age uint8
IdCardNumber uint64
DateOfBirth uint16
}
type GoodStruct struct {
age uint8
DateOfBirth uint16
IdCardNumber uint64
}
在上面的例子中，我们定义了两个具有相同字段的结构体。难以想象他们创建出来的实体不一样大！测试：
func main() {
var bad BadStruct
var good GoodStruct
fmt.Printf("Bad struct is %v bytes long\n", unsafe.Sizeof(bad))
fmt.Printf("Good struct is %v bytes long", unsafe.Sizeof(good))
}
输出：
Bad struct is 24 bytes long
Good struct is 16 bytes long
居然多了8个byte，到底是道德的沦丧，还是人性的扭曲？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。换句话说，内存对齐。
原理
★”
CPU以字长的方式读取数据，而不是通过字节大小。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。
一张调皮的内存对齐示意图-
每个格子就是
1byte=8bit，64位系统是64bit=8byte。每次CPU访问八个字节的数据。 -
uint8为1byte占一个格子，占了一个字节，剩下七个。 -
IdCardNumber有八个字节，所以CPU需要两个周期来访问数据，而不是一个周期。
这是低效的。
所以很多语言都会自动对齐数据，-- 将数据存储在一个地址等于数据大小的倍数的位置。如图：
数据对齐后这样就能确保 IdCardNumber 可以在同一个 CPU 周期内检索到变量。也正是因为填充了额外的空白数据导致内存膨胀！
回到最初怎么改
对于最初的两个struct，只需要尽可能紧凑，让多个小字段挤在8byte里。如下图：
image.pngGoodStruct 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。少了8个字节。
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！
来做一个基准测试来证明它在速度和内存的区别结果如下。
基准测试代码从结果可以看出，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。
国玮在网上找到了两个项目可能和自动校准内存对齐有关，有兴趣可以测测看哦！~
- https://github.com/robertostling/eflomal
- https://github.com/essentialkaos/aligo
总结
本次了解了简单的数据对齐技术（内存对齐），重新排序结构体中你的字段吧！ 数据结构的深思熟虑的对齐真的得到了回报。
本文来自星球国玮，他的掘金原文请点击阅读原文跳转，可以实时运行基准测试代码哦。
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