剖析使Go語言高效的5個特性(1/5): 變量的處理和存儲

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英文原文連接 發表於2014/06/07

我最近受邀在Gocon會議上作了一個演講。Gocon是一個很是棒的，每半年一次在日本東京舉行的Go會議。Gocon 2014是徹底由社區舉辦的一成天活動。它包括了培訓以及一個下午的演講。演講的主題主要圍繞在Go語言在線上環境中的應用。

如下是個人演講稿。原始的演講稿強調慢而清楚的演講，因此我作了略微的修改使得它更具可讀性。

這裏我要感謝Bill Kennedy，Minux Ma，特別是Josh Bleecher Snyder。Josh爲準備此次演講給予了不少的幫助。

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下午好，個人名字叫David。我很高興今天可以參加Gocon會議。我兩年前就打算要參加這個會議，很是感謝會議組織者給我這個演講的機會。我想讓個人演講以一個問題開始。

爲何你們選擇使用Go語言？

若是你們正打算學習Go語言，或者在產品裏使用Go語言，他們對這個問題會有各類各樣的答案。但有3個答案被說起的次數最多。這三個答案是：

首先是併發：Go語言對並行編程有很好的支持。這對許多使用單線程腳本語言（例如Nodejs，Ruby或者是Python）的程序員來講是很是有吸引力的。對C++或者Java的程序員來講，由於這些語言裏線程的使用開銷比較大，也是有吸引力的。

便捷的部署：Go編譯出來的程序能夠被很簡單地部署出去。這一點咱們已經從不少Go語言的使用者這裏獲得承認。

最後就是性能。我相信人們使用Go語言最重要的緣由就是由於它很快。

我今天就來討論下對Go語言性能有所幫助的5個特性。我還將和大家分享Go語言實現這些特性的細節。

變量的處理和存儲

我要討論的第一個特性就是Go語言是如何高效的處理和存儲變量的。這裏有一個Go語言變量的例子。編譯之後，變量gocon佔了正好4個字節的內存。

咱們來和其餘語言作個比較

因爲Python在變量表示上的額外損耗，它存儲一樣的值須要6倍的內存。這些額外的開銷被Python用來記錄類型信息，引用計數（reference counting）等等。

咱們再來看另一個例子：

和Go語言類似，Java的int類型也使用4個字節的存儲空間。可是要在如List或者Map這樣的集合裏存儲int的話，編譯器必須把它轉換成Integer對象。

因此Java裏的整數類型更多時候如上圖所示。它須要佔用16到24個字節的內存。

爲何剛纔所說的很重要？如今的計算機內存很便宜並且容量也很大，爲何這點額外的開銷值得關注呢？

下面這張圖顯示了CPU主頻和內存帶寬速度的比較。你能夠注意到CPU主頻速度和內存帶寬的速度之間的差距正在一直變大。

上圖兩條曲線之間的差距正是CPU花費了多少時間在等待內存數據。從60年代後期開始，CPU的設計師們已經認識到了這個問題。他們的解決方法是在CPU和主內存之間添加了緩存。緩存本質上就是一塊麪積更小，可是更快的內存。

下面圖中定義的是一個Location類型，用來存儲某個三維空間裏物體的座標。它是用Go語言寫的，因此每一個這樣的Location結構正好佔用24個字節的存儲空間。

咱們能夠用這個類型來構建一個包含1000個location的數組，它正好佔用24000字節的內存。在這個數組裏，這些Location結構是在內存中連續分佈的，而不是1000個指向隨機存儲的Location結構的指針。這很是重要，由於全部這1000個Location結構在緩存裏是連續存儲的，而且他們佔用的空間很是緊湊。

Go語言讓你定義很是緊湊的數據結構，避免了無謂的指針跳轉。緊湊的數據結構可以使緩存更加有效。高效的緩存最終給咱們帶來了更高的效率。