Go性能优化技巧-string

概述

字符串（string）作为一种不可变类型，在与字节数组（slice, [ ]byte）转换时需付出 “沉重” 代价，根本原因是对底层字节数组的复制。这种代价会在以万为单位的高并发压力下迅速放大，所以对它的优化常变成 “必须” 行为。

首先，须了解 string 和 [ ]byte 数据结构，并确认默认方式的复制行为。

pacakge main 

import (
    "fmt"
)

func main() {
    s := "Hello World"
    b := []byte(s)
    fmt.Println(s, b)
}

编译并调试：

go build -gcflags "-N -l" -o test main.go
sudo gdb test
l main.main
b 11
r
info locals
ptype s //输出
type = struct string {
    uint8 *str;
    int len;
}
ptype b //输出
type = struct []uint8 {
    uint8 *array;
    int len
    int cap
}

x/2xg &s //输出

x/3xg &b //输出

从 GDB 输出结果可看出，转换后 [ ]byte 底层数组与原 string 内部指针并不相同，以此可确定数据被复制。那么，如不修改数据，仅转换类型，是否可避开复制，从而提升性能？

从 ptype 输出的结构来看，string 可看做 [2]uintptr，而 [ ]byte 则是 [3]uintptr，这便于我们编写代码，无需额外定义结构类型。如此，str2bytes 只需构建 [3]uintptr{ptr, len, len}，而 bytes2str 更简单，直接转换指针类型，忽略掉 cap 即可。

优化代码：

func StrToBytes(s string) []byte {
 x := (*[2]uintptr)(unsafe.Pointer(&s))
 h := [3]uintptr{x[0], x[1], x[1]}
 return *(*[]byte)(unsafe.Pointer(&h))
}

func BytesToStr(b []byte) string {
 return *(*string)(unsafe.Pointer(&b))
}

用 unsafe 完成指针类型转换，所以得自行为底层数组生命周期做出保证。好在这两个函数都很简单，编译器会完成内联处理，并未发生逃逸行为。

-> % go build -gcflags "-m" -o test main.go
# command-line-arguments
./main.go:14: can inline StrToBytes
./main.go:20: can inline BytesToStr
./main.go:11: s escapes to heap
./main.go:11: b escapes to heap
./main.go:10: ([]byte)(s) escapes to heap
./main.go:11: main ... argument does not escape
./main.go:14: StrToBytes s does not escape
./main.go:15: StrToBytes &s does not escape
./main.go:17: StrToBytes &h does not escape
./main.go:20: leaking param: b to result ~r1 level=0
./main.go:21: BytesToStr &b does not escape

性能测试：

package main

import (
true"testing"
true"strings"
)

var s = strings.Repeat("s", 1024)

func test()  {
trueb := []byte(s)
true_ = string(b)
}

func test2()  {
trueb := StrToBytes(s)
true_ = BytesToStr(b)
}

func BenchmarkTest(b *testing.B)  {
truefor i := 0; i < b.N; i++ {
truetruetest()
true}
}

func BenchmarkTestBlock(b *testing.B)  {
truefor i := 0; i < b.N; i++ {
truetruetest2()
true}
}

性能测试结果：

go test -v -bench . -benchmem
testing: warning: no tests to run
PASS
BenchmarkTest-4          2000000           606 ns/op        2048 B/op           2 allocs/op
BenchmarkTestBlock-4    300000000             5.55 ns/op           0 B/op           0 allocs/op

观察上面的测试数据，性能提升明显，最关键的是 zero-garbage。

原文地址：http://www.jianshu.com/p/0b8387057050