面试题：Go切片的容量变化及内存优化

Question

有一个Go切片s，初始使用make函数创建，容量为10，长度为5。假设不断向该切片添加元素，直至其容量发生变化。请说明在这个过程中，切片的容量是如何增长的？并编写代码展示这个过程，同时解释如何在实际开发中利用切片容量的特性来优化内存使用。

Answer 1

1. 切片容量增长规则：
   • 当Go切片的容量不足以容纳新元素时，会重新分配内存，创建一个更大的底层数组。
   • 如果当前切片的容量小于1024，新的容量会变为原来的2倍。
   • 如果当前切片的容量大于或等于1024，新的容量会变为原来的1.25倍。
2. 代码展示：

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    s := make([]int, 5, 10)
    for i := 0; ; i++ {
        capBefore := cap(s)
        s = append(s, i)
        capAfter := cap(s)
        if capAfter != capBefore {
            fmt.Printf("After appending element %d, capacity changed from %d to %d\n", i, capBefore, capAfter)
        }
        if cap(s) > 1000 {
            break
        }
    }
}

3. 实际开发中优化内存使用：
   • 在初始化切片时，尽量根据实际需要预分配足够的容量，避免频繁的内存重新分配。例如，如果已知需要存储1000个元素，可以直接make([]int, 0, 1000)，这样在添加元素时不会因为容量不足而频繁重新分配内存，提高性能并减少内存碎片。
   • 当确定不再向切片添加元素时，可以使用copy函数和make函数将切片复制到一个新的具有合适容量的切片中，从而释放不必要的内存。例如：

s := make([]int, 1000, 2000)
// 填充s
s = append(s, 1, 2, 3)
newS := make([]int, len(s))
copy(newS, s)
s = newS

• 这样新的切片newS容量和长度一致，释放了原切片make([]int, 1000, 2000)多余的容量所占用的内存。