Golang 优化之路——空结构

写在前面

开发 hashset 常用的套路：

map[int]int8

map[int]bool

我们一般只用 map 的键来保存数据，值是没有用的。所以来缓存集合数据会造成内存浪费。

空对象

空对象是个神奇的东西。它指的是没有字段的结构类型。

type Q struct{}

它牛逼的地方在于：

• 可以和普通结构一样操作

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

• 不占用空间

  var s struct{}
  
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(s)) // prints 0
  

• 声明两个空对象，它们指向同一个地址

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

造成这个结果的原因是 Golang 的编译器会把这种空对象都当成runtime.zerobase处理。

var zerobase uintptr

hashset

有了上面的介绍，就可以利用空结构来优化 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
}

一个简易的 hashset 实现就完成了。

性能比较

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

结论

• 性能，有些提升，但不是特别明显。尤其是线上压力不大的情况性能应该不会有明显变化；

• 内存占用。我们的服务缓存较多、占用内存较大，通过这个优化实测可以减少 1.6 GB 的空间。不过这个优化的空间取决于数据量。

参考文献

• 【1】The empty struct - Dave Cheney

• 【2】gods - emirpasic

• 【3】 《Go 语言学习笔记》 - 雨痕。5.5 结构。