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      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      go語言擴(kuò)容方法有:1、Slice擴(kuò)容,在使用append向Slice追加元素時,如果Slice空間不足,將會觸發(fā)Slice擴(kuò)容;2、Map擴(kuò)容。觸發(fā)Map擴(kuò)容的條件有二個:1、負(fù)載因子大于6.5時,也即平均每個bucket存儲的鍵值對達(dá)到6.5個;2、overflow數(shù)量大于2^15時,也即overflow數(shù)量超過32768時。

      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      本教程操作環(huán)境:windows7系統(tǒng)、GO 1.18版本、Dell G3電腦。

      Slice擴(kuò)容

      觸發(fā)

      使用append向Slice追加元素時,如果Slice空間不足,將會觸發(fā)Slice擴(kuò)容

      原理

      擴(kuò)容實際上是重新分配一塊更大的內(nèi)存,將原Slice數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)新Slice,然后返回新Slice,擴(kuò)容后再將數(shù)據(jù)追加進(jìn)去。

      機(jī)制

      V1.8之前:

      擴(kuò)容容量的選擇遵循以下規(guī)則:

      • 如果原Slice容量小于1024,則新Slice容量將擴(kuò)大為原來的2倍;
      • 如果原Slice容量大于等于1024,則新Slice容量將擴(kuò)大為原來的1.25倍;

      // 1.17及以前的版本中 // old指切片的舊容量, cap指期望的新容量 func growslice(old, cap int) int {     newcap := old     doublecap := newcap + newcap     // 如果期望容量大于舊容量的2倍,則直接使用期望容量作為最終容量     if cap > doublecap {         newcap = cap     } else {         // 如果舊容量小于1024,則直接翻倍         if old < 1024 {             newcap = doublecap         } else {             // 每次增長大約1.25倍             for 0 < newcap && newcap < cap {                 newcap += newcap / 4             }             if newcap <= 0 {                 newcap = cap             }         }     }     // 這里忽略了對齊操作     return newcap }
      登錄后復(fù)制

      V1.8之后:

      新擴(kuò)容容量的選擇遵循以下規(guī)則:(擁有更平滑的擴(kuò)容系數(shù))

      • 如果原Slice容量小于256,則新Slice容量將擴(kuò)大為原來的2倍;
      • 如果原Slice容量大于等于256,則新Slice容量將擴(kuò)大為原來的 新容量 = (原容量+3*256)/4

      // 只關(guān)心擴(kuò)容規(guī)則的簡化版growslice func growslice(old, cap int) int {     newcap := old     doublecap := newcap + newcap     if cap > doublecap {         newcap = cap     } else {         const threshold = 256 // 不同點1         if old < threshold {             newcap = doublecap         } else {             for 0 < newcap && newcap < cap {                 newcap += (newcap + 3*threshold) / 4 // 不同點2             }             if newcap <= 0 {                 newcap = cap             }         }     }     return newcap }
      登錄后復(fù)制

      Map擴(kuò)容

      觸發(fā)擴(kuò)容的條件有二個:

      • 負(fù)載因子 > 6.5時,也即平均每個bucket存儲的鍵值對達(dá)到6.5個。增量擴(kuò)容

      • overflow數(shù)量 > 2^15時,也即overflow數(shù)量超過32768時。等量擴(kuò)容/重排

      注意:創(chuàng)建溢出桶不屬于擴(kuò)容機(jī)制

      增量擴(kuò)容

      • 當(dāng)負(fù)載因子過大時,新開辟buckets空間,bucket數(shù)量為之前的 2 倍
      • 新空間被buckets引用,之前的舊空間被oldbuckets引用
      • 之后逐漸將 oldbuckets中的數(shù)據(jù) 搬遷到 新開辟的 buckets空間中去

      考慮到如果map存儲了數(shù)以億計的key-value,一次性搬遷將會造成比較大的延時,Go采用逐步搬遷策略,即每次訪問map時都會觸發(fā)一次搬遷,每次搬遷2個鍵值對。當(dāng)oldbuckets中的鍵值對全部搬遷完畢后,刪除oldbuckets。

      下圖展示了包含一個bucket滿載的map(為了描述方便,圖中bucket省略了value區(qū)域):

      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      當(dāng)前map存儲了7個鍵值對,只有1個bucket。此時負(fù)載因子為7 > 6.5。再次插入數(shù)據(jù)時將會觸發(fā)擴(kuò)容操作,擴(kuò)容之后再將新插入鍵寫入新的bucket。注意,因為負(fù)載因子的觸發(fā),不是創(chuàng)建溢出桶

      當(dāng)?shù)?個鍵值對插入時,將會觸發(fā)擴(kuò)容擴(kuò)容后示意圖如下:

      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      后續(xù)對map的訪問操作會觸發(fā)遷移,將oldbuckets中的鍵值對逐步的搬遷過來。

      搬遷完成后的示意圖如下:

      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      數(shù)據(jù)搬遷過程中原bucket中的鍵值對將存在于新bucket的前面,新插入的鍵值對將存在于新bucket的后面。

      等量擴(kuò)容/重排

      所謂等量擴(kuò)容,實際上并不是擴(kuò)大容量,buckets數(shù)量不變,重新做一遍類似增量擴(kuò)容的搬遷動作,把松散的鍵值對重新排列一次,以使bucket的使用率更高,進(jìn)而保證更快的存取。
      在極端場景下,比如不斷地增刪,而鍵值對正好集中在一小部分的bucket,這樣會造成overflow的bucket數(shù)量增多,但負(fù)載因子又不高,從而無法執(zhí)行增量搬遷的情況,如下圖所示:

      go語言擴(kuò)容方法有哪幾種

      上圖可見,overflow的bucket中大部分是空的,訪問效率會很差。此時進(jìn)行一次等量擴(kuò)容,即buckets數(shù)量不變,經(jīng)過重新組織后overflow的bucket數(shù)量會減少,即節(jié)省了空間又會提高訪問效率。

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