面试题：Go切片扩容对性能的影响

Question

假设你正在开发一个处理大量数据的Go程序，频繁地对切片进行操作导致频繁扩容。阐述如何在代码层面优化以减少扩容带来的性能损耗，并说明理由。

Answer 1

1. 预先分配足够的容量
   • 代码示例：

   package main
   
   import "fmt"
   
   func main() {
       // 假设已知大概的数据量为1000
       data := make([]int, 0, 1000)
       for i := 0; i < 1000; i++ {
           data = append(data, i)
       }
       fmt.Println(data)
   }
   

   • 理由：Go语言中切片在进行append操作时，如果当前容量不足，会重新分配内存，将原切片的数据复制到新的内存地址。这个过程涉及内存分配和数据复制，开销较大。预先分配足够的容量，可以避免在添加元素过程中频繁的扩容操作，减少内存分配和数据复制的次数，从而提高性能。
2. 使用cap函数来判断是否需要扩容
   • 代码示例：

   package main
   
   import "fmt"
   
   func main() {
       data := make([]int, 0, 10)
       for i := 0; i < 20; i++ {
           if len(data) == cap(data) {
               // 手动扩容，这里简单地翻倍
               newData := make([]int, len(data), cap(data)*2)
               copy(newData, data)
               data = newData
           }
           data = append(data, i)
       }
       fmt.Println(data)
   }
   

   • 理由：通过cap函数获取当前切片的容量，当len达到cap时手动进行扩容，且可以根据实际情况选择合适的扩容策略（如翻倍等）。这样可以有针对性地控制扩容时机，避免在每次append时由系统默认的扩容机制导致不必要的性能损耗，同时也可以更灵活地根据数据增长特点来优化内存使用。