如果你有Golang開發經驗，一定定義過struct類型。

但可能你不知道，通過簡單的重新排序struct字段，可以極大提高Go程序的速度和內存使用效率！

是不是難以置信？我們一起來看一下吧！

簡單Demo

type BadStruct struct {
 age         uint8
 passportNum uint64
 siblings    uint16
}

type GoodStruct struct {
 age         uint8
 siblings    uint16
 passportNum uint64
}

在上面的代碼片段中，我們創建了兩個具有相同字段的結構體。然后編寫一個簡單程序分別輸出其內存使用情況。

// Output
Bad struct is 24 bytes long
Good struct is 16 bytes long

如你所見，它們在內存使用方面并不一樣。

是什么原因導致兩個完全相似的struct消耗的內存不同？

答案在于數據在計算機內存中的排列方式。

簡而言之，數據結構對齊。

數據結構對齊

CPU以字(word)為單位讀取數據，而不是字節(byte)。

64位系統中，一個word是8個字節，而32位系統中，一個word是4個字節。

簡而言之，CPU以其字長的倍數讀取內存地址。

想象一下，在64位系統中，為了獲取變量passportNum，CPU需要兩個周期來訪問數據。

第一個周期將獲取內存的0到7字節，下一個周期獲取其余內存字節。

把它想象成一個筆記本，每頁只能存儲一個字大小的數據(在本例中為8字節)。如果passportNum分散在兩個頁，則需要兩次讀取才能檢索到完整的數據。

非常低效。

因此需要數據結構對齊，讓計算機將數據存儲在等于數據大小倍數的地址上。

4字節數據只能從內存地址0或4開始

例如，2字節數據可以存儲在內存0、2或4中，而4字節數據可以存儲在內存0、4或8中。

通過簡單的對齊數據，計算機確保可以在一個CPU周期內檢索到變量passportNum。

數據結構填充

填充是實現數據對齊的關鍵。

計算機通過在數據結構之間填充額外的字節，從而對齊字段。

這就是額外內存的來源！

我們來回顧一下BadStruct和GoodStruct。

GoodStruct消耗更少的內存，僅僅因為與BadStruct相比，其struct字段順序更合理。

由于填充，兩個13字節的數據結構分別變成了16字節和24字節。

因此，可以僅僅通過對struct字段重新排序來節省額外的內存！

這種優化為什么重要？

問題來了，你為什么要關心這個？

兩個方面，速度和內存使用。

我們做一個簡單的基準測試來證明！

func traverseGoodStruct() uint16 {
 var arbitraryNum uint16
  
 for _, goodStruct := range GoodStructArr {
  arbitraryNum += goodStruct.siblings
 }
  
 return arbitraryNum
}

func traverseBadStruct() uint16 {
 var arbitraryNum uint16
  
 for _, badStruct := range BadStructArr {
  arbitraryNum += badStruct.siblings
 }
  
 return arbitraryNum
}

func BenchmarkTraverseGoodStruct(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  traverseGoodStruct()
 }
}

func BenchmarkTraverseBadStruct(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  traverseBadStruct()
 }
}

對GoodStruct和BadStruct進行基準測試的方法是循環遍歷數組，并將struct字段累加到變量中。

從結果中可以看出，遍歷GoodStruct確實比BadStruct花費時間更少。

對struct字段重排序可以優化應用程序的內存使用和速度。

想象一下，維護一個具有大量結構體的大型應用程序，改變將會更為明顯。

結語

好了，全文到此為止，我們以一個簡單的行動呼吁來結束：一定要對struct結構字段進行重排序！