如果您以前写过 Golang ，那您很可能见过或者写过 Struct 结构体。但是，您可能不知道，通过简单地重新排序结构体中的字段，您可以极大地提高 Go 程序的速度和内存使用率！

难以置信吗？那让我们直接进入正题吧！让我们来看一个例子。如下。

type BadStruct struct {
    age          uint8
    IdCardNumber uint64
    DateOfBirth  uint16
}
type GoodStruct struct {
    age          uint8
    DateOfBirth  uint16
    IdCardNumber uint64
}

在上面的例子中，我们定义了两个具有相同字段的结构体。接下来让我们编写一个简单的程序来输出他们的内存使用情况。点击此处^[1] 您可以获取测试代码。

Bad struct is 24 bytes long
Good struct is 16 bytes long

如您所见，它们占用的内存不同。

到底发生了什么，导致两个字段相同的结构体消耗不同的字节？

答案是数据在操作系统中的内存排列方式。换句话说，数据结构对齐。

CPU 以字长的方式读取数据，而不是通过字节大小。64 位操作系统中一个字长为 8 个字节，而 32 位操作系统中一个字长为 4 个字节。换句话说，CPU 以字长的倍数读取地址。

在 64 位操作系统中，为了获取变量 IdCardNumber，我们的 CPU 需要两个周期来访问数据，而不是一个周期。

第一个周期将获取到 0 到 7 的内存，其余周期获取其余部分。

把它想象成一个笔记本，每页只能存储一个字大小的数据，此时是 8 个字节。如果 IdCardNumber 分散在两个页面上，则需要翻页两次才能检索完整的数据。

这是低效的。

因此我们需要对齐数据结构 – 将数据存储在一个地址等于数据大小的倍数的位置。

例如，一个 2 字节的数据可以存储在内存 0、2 或 4 中，而一个 4 字节的数据可以存储在内存 0、4 或 8 中。

通过简单的对齐数据，确保 IdCardNumber 可以在同一个 CPU 周期内检索到变量。

填充是实现数据对齐的关键。操作系统在数据结构之间用额外的字节填充数据以对齐它们。这就是额外内存的来源！

让我们再来看一看 BadStruct 和 GoodStruct。

GoodStruct 消耗更少的内存，仅仅是因为它比 BadStruct 有更好的结构体字段顺序。

由于填充，两个数据结构分别变成了 16 字节和 24 字节。

所以，您只需重新排序结构体中的字段，就可以节省额外的内存！

最后，让我们来做一个简单你的基准测试来证明它在速度和内存的区别，结果如下。点击此处^[2] 您可以获取可运行的代码。

从结果您可以看出，遍历 GoodStruct 花费的时间确实更少。重新排序结构体字段可以提高程序的内存使用率和速度。

总结

本文带您了解了简单的数据对齐技术，重新排序结构体中你的字段吧！ 数据结构的深思熟虑的对齐真的得到了回报。

参考资料