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Go使用空結構體節省記憶體

1 空結構體佔用空間麼

在 Go 語言中,我們可以使用 unsafe.Sizeof 計算出一個數據型別例項需要佔用的位元組數。

package main

import (
	"fmt"
	"unsafe"
)

func main() {
	fmt.Println(unsafe.Sizeof(struct{}{}))
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(true))
}

執行上面的例子將會輸出:

$ go run main.go
0
1

也就是說,空結構體 struct{} 例項不佔據任何的記憶體空間。

2 空結構體的作用

因為空結構體不佔據記憶體空間,因此被廣泛作為各種場景下的佔位符使用。一是節省資源,二是空結構體本身就具備很強的語義,即這裡不需要任何值,僅作為佔位符。

2.1 實現集合(Set)

Go 語言標準庫沒有提供 Set 的實現,通常使用 map 來代替。事實上,對於集合來說,只需要 map 的鍵,而不需要值。即使是將值設定為 bool 型別,也會多佔據 1 個位元組,那假設 map 中有一百萬條資料,就會浪費 1MB 的空間。

因此呢,將 map 作為集合(Set)使用時,可以將值型別定義為空結構體,僅作為佔位符使用即可。

type Set map[string]struct{}

func (s Set) Has(key string) bool {
	_, ok := s[key]
	return ok
}

func (s Set) Add(key string) {
	s[key] = struct{}{}
}

func (s Set) Delete(key string) {
	delete(s, key)
}

func main() {
	s := make(Set)
	s.Add("Tom")
	s.Add("Sam")
	fmt.Println(s.Has("Tom"))
	fmt.Println(s.Has("Jack"))
}

2.2 不傳送資料的通道(channel)

func worker(ch chan struct{}) {
	<-ch
	fmt.Println("do something")
	close(ch)
}

func main() {
	ch := make(chan struct{})
	go worker(ch)
	ch <- struct{}{}
}

有時候使用 channel 不需要傳送任何的資料,只用來通知子協程(goroutine)執行任務,或只用來控制協程併發度。這種情況下,使用空結構體作為佔位符就非常合適了。

2.3 僅包含方法的結構體

type Door struct{}

func (d Door) Open() {
	fmt.Println("Open the door")
}

func (d Door) Close() {
	fmt.Println("Close the door")
}

在部分場景下,結構體只包含方法,不包含任何的欄位。例如上面例子中的 Door,在這種情況下,Door 事實上可以用任何的資料結構替代。例如:

type Door int
type Door bool

無論是 int 還是 bool 都會浪費額外的記憶體,因此呢,這種情況下,宣告為空結構體是最合適的。