golang slice扩容机制

Slice expanse capacity

slice这种数据结构便于使用和管理数据集合,可以理解为是一种动态数组,slice也是围绕动态数组的概念来构建的。既然是动态数组,那么slice是如何扩容的呢?

  • 如果切片的容量小于1024个元素,那么扩容的时候slice的cap就翻番,乘以2;一旦元素个数超过1024个元素,增长因子就变成1.25,即每次增加原来容量的四分之一
  • 如果扩容之后,还没有触及原数组的容量,那么切片中的指针指向的位置,就还是原数组,如果扩容之后,超过了原数组的容量,那么,Go就会开辟一块新的内存,把原来的值拷贝过来,这种情况丝毫不会影响到原数组

切片的动态增长是通过内置函数append来实现的,这个函数可以快速高效的增长切片,还可以通过对切片再次切片来缩小一个切片的大小。切片是一个非常小的对象,它是对底层的数组进行了抽象,并且提供了相关的操作方法。他拥有三个字段,分别为:指向底层数组的指针,长度,容量。

具体分析(结合源码)

源码位置:runtime/slice.go growslice

注:我们将扩容后的实际容量表示为newCap,根据append()的传入参数得到的需要的目标容量表示为cap,原切片表示为oldSlice,扩容后的切片表示为newSlice,切片中元素类型表示为et

  1. slice结合golang内置方法append进行动态扩容,具体实现方法为>
    func growslice(et *_type, old slice, cap int) slice;

     传入的参数分别为切片中元素的类型,原来的切片,目标切片的容量
    
  2. golang首先会对目标容量进行判断,如果cap大于原来cap(oldSlice)的两倍,那么newCap就直接等于cap。

  3. 对于cap小于或等于原来cap(oldSlice)的两倍,会有两种处理方式,①、当cap(oldSlice)小于1024的时候,newCap会直接等于cap(oldSlice)的两倍②、当cap(oldSlice)大于或等于1024的时候,会循环增加newCap的四分之一直到newCap大于或等于cap的时候,才停止循环。

源码体现:slice初步扩容选择
4. golang并不会完全把上面计算的newCap当作最终的newCap,而是要根据他的内存分配策略进行细微调整,从总的来说就是golang的内存对齐,我们接着下面来看一个例子。

在这里插入图片描述根据上面的内存分配来看,上面的arr1的容量应该为9(目标容量(cap)为9,大于了oldslice的容量的两倍,所以newCap应该直接等于cap=9),但运行结果为10,这取决于之后的内存对齐策略
在这里插入图片描述

  • golang将这个策略结合切片中元素类型et具体细分为四种策略,但是核心理念就是需要将分配的内存进行对齐,具体实现为roundupSize方法

源码体现:
在这里插入图片描述

  • golang先判断从上面计算出来的size=newCap*unsafe.size(et)的大小,是否为小对象,如果是小对象,则根据golang内存分配进行内存补齐,也就是说,打个比方,如果上面计算出来的size为60,那么根据内存补齐,他会变成64来进行分配。

golang小对象内存分配表:
在这里插入图片描述所以对于刚才的程序来说,由第一步计算出来的newCap为9,size=9*切片元素的大小8为72,根据内存补齐,这个对象应该至少分配为80bytes的空间,所以最终结果newCap=80/切片元素的大小8=10

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