10秒改struct性能直接提升15%，产品姐姐都夸我好棒

struct 结构体的字段顺序有什么讲究？您可能不知道，通过简单地重新排序结构体中的字段，可以极大地提高 Go 程序的速度和内存使用率！难以置信吧？让我们来看个例子。

例子

ep:

type BadStruct struct {
    age          uint8
    IdCardNumber uint64
    DateOfBirth  uint16
}

type GoodStruct struct {
    age          uint8
    DateOfBirth  uint16
    IdCardNumber uint64
}

在上面的例子中，我们定义了两个具有相同字段的结构体。难以想象他们创建出来的实体不一样大！测试：

func main() {
 var bad BadStruct
 var good GoodStruct

 fmt.Printf("Bad struct is %v bytes long\n", unsafe.Sizeof(bad))
 fmt.Printf("Good struct is %v bytes long", unsafe.Sizeof(good))
}

输出：

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

居然多了8个byte，到底是道德的沦丧，还是人性的扭曲？导致两个字段相同的结构体消耗不同的字节？

答案是数据在操作系统中的内存排列方式。换句话说，内存对齐。

原理

★CPU 以字长的方式读取数据，而不是通过字节大小。64 位操作系统中一个字长为 8 个字节，而 32 位操作系统中一个字长为 4 个字节。换句话说，CPU 以字长的倍数读取地址。 ”

一张调皮的内存对齐示意图

• 每个格子就是1byte=8bit，64位系统是64bit=8byte。每次CPU访问八个字节的数据。
• uint8 为1byte占一个格子，占了一个字节，剩下七个。
• IdCardNumber有八个字节，所以CPU 需要两个周期来访问数据，而不是一个周期。

这是低效的。

所以很多语言都会自动对齐数据，-- 将数据存储在一个地址等于数据大小的倍数的位置。如图：

数据对齐后

这样就能确保 IdCardNumber 可以在同一个 CPU 周期内检索到变量。也正是因为填充了额外的空白数据导致内存膨胀！

回到最初怎么改

对于最初的两个struct，只需要尽可能紧凑，让多个小字段挤在8byte里。如下图：

image.png

GoodStruct 消耗更少的内存，仅仅是因为它比 BadStruct 有更好的结构体字段顺序。

由于填充，两个数据结构分别变成了 16 字节和 24 字节。少了8个字节。

所以，只需重新排序结构体中的字段，就可以节省额外的内存！

来做一个基准测试来证明它在速度和内存的区别结果如下。

基准测试代码

从结果可以看出，遍历 GoodStruct 花费的时间确实更少。重新排序结构体字段可以提高程序的内存使用率和速度。

国玮在网上找到了两个项目可能和自动校准内存对齐有关，有兴趣可以测测看哦！~

• https://github.com/robertostling/eflomal
• https://github.com/essentialkaos/aligo

总结

本次了解了简单的数据对齐技术（内存对齐），重新排序结构体中你的字段吧！ 数据结构的深思熟虑的对齐真的得到了回报。