面试题：Go语言切片扩容机制对性能优化的影响

Question

描述Go语言切片的扩容机制，并且分析在实际开发场景中，如何利用这一机制对切片相关操作进行性能优化。

Answer 1

Go语言切片的扩容机制

1. 初始创建：当创建一个切片时，例如 make([]int, 0, 10)，这里容量（cap）被初始化为10。如果没有指定容量，会默认根据初始元素个数来分配容量。
2. 扩容时机：当向切片中添加元素（如使用 append 函数），导致元素个数超过当前容量时，就会触发扩容。
3. 扩容策略：
   • 如果当前切片的容量小于1024，新的容量会翻倍。例如，原容量为5，添加元素触发扩容后，新容量变为10。
   • 如果当前切片的容量大于或等于1024，新的容量会增加当前容量的1/4。比如，原容量为1024，扩容后新容量为1024 + 1024/4 = 1280。
   • 扩容后会重新分配内存，将原切片的数据复制到新的内存地址。

性能优化方法

1. 预分配容量：在实际开发中，如果能够预估切片最终的元素数量，在创建切片时就通过 make 函数指定合适的容量。例如，已知最终会有1000个元素，可以 make([]int, 0, 1000)，这样可以避免多次扩容带来的内存重新分配和数据复制开销。
2. 减少不必要的扩容：避免在循环中频繁添加单个元素导致多次扩容。可以先将元素收集到一个临时切片中，当临时切片满了再批量添加到目标切片。例如：

var targetSlice []int
tempSlice := make([]int, 0, 100)
for i := 0; i < 1000; i++ {
    tempSlice = append(tempSlice, i)
    if len(tempSlice) == cap(tempSlice) {
        targetSlice = append(targetSlice, tempSlice...)
        tempSlice = make([]int, 0, cap(tempSlice))
    }
}
if len(tempSlice) > 0 {
    targetSlice = append(targetSlice, tempSlice...)
}

3. 复用切片：在函数调用等场景下，如果可能，尽量复用已有的切片，避免重新创建新切片带来的容量分配和数据复制。例如，函数接收一个切片参数，在函数内对切片进行操作，返回时尽量复用该切片而不是创建新的。

func processSlice(slice []int) []int {
    // 对切片进行操作
    return slice
}