詳解 Go 空結(jié)構(gòu)體的 3 種使用場(chǎng)景
大家好，我是煎魚(yú)。
在 Go 語(yǔ)言中，有一個(gè)比較特殊的類(lèi)型，經(jīng)常會(huì)有剛接觸 Go 的小伙伴問(wèn)到，又或是不理解。
他就是 Go 里的空結(jié)構(gòu)體（struct）的使用，常常會(huì)有看到有人使用：
ch := make(chan struct{})
還清一色的使用結(jié)構(gòu)體，也不用其他類(lèi)型。高度常見(jiàn)，也就不是一個(gè)偶發(fā)現(xiàn)象了，肯定是背后必然有什么原因。
今天煎魚(yú)這篇文章帶大家了解一下為什么要這么用，知其然知其所以然。
一起愉快地開(kāi)始吸魚(yú)之路。
為什么使用
說(shuō)白了，就是希望節(jié)省空間。但，新問(wèn)題又來(lái)了，為什么不能用其他的類(lèi)型來(lái)做？
這就涉及到在 Go 語(yǔ)言中 ”寬度“ 的概念，寬度描述了一個(gè)類(lèi)型的實(shí)例所占用的存儲(chǔ)空間的字節(jié)數(shù)。
寬度是一個(gè)類(lèi)型的屬性。在 Go 語(yǔ)言中的每個(gè)值都有一個(gè)類(lèi)型，值的寬度由其類(lèi)型定義，并且總是 8 bits 的倍數(shù)。
在 Go 語(yǔ)言中我們可以借助 unsafe.Sizeof 方法，來(lái)獲取：
// Sizeof takes an expression x of any type and returns the size in bytes
// of a hypothetical variable v as if v was declared via var v = x.
// The size does not include any memory possibly referenced by x.
// For instance, if x is a slice, Sizeof returns the size of the slice
// descriptor, not the size of the memory referenced by the slice.
// The return value of Sizeof is a Go constant.
func Sizeof(x ArbitraryType) uintptr
該方法能夠得到值的寬度，自然而然也就能知道其類(lèi)型對(duì)應(yīng)的寬度是多少了。
我們對(duì)應(yīng)看看 Go 語(yǔ)言中幾種常見(jiàn)的類(lèi)型寬度大小：
func main() {
var a int
var b string
var c bool
var d [3]int32
var e []string
var f map[string]bool
fmt.Println(
unsafe.Sizeof(a),
unsafe.Sizeof(b),
unsafe.Sizeof(c),
unsafe.Sizeof(d),
unsafe.Sizeof(e),
unsafe.Sizeof(f),
)
}
輸出結(jié)果：
8 16 1 12 24 8
你可以發(fā)現(xiàn)我們列舉的幾種類(lèi)型，只是單純聲明，我們也啥沒(méi)干，依然占據(jù)一定的寬度。
如果我們的場(chǎng)景，只是占位符，那怎么辦，系統(tǒng)里的開(kāi)銷(xiāo)就這么白白浪費(fèi)了？
空結(jié)構(gòu)體的特殊性
空結(jié)構(gòu)體在各類(lèi)系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)的原因之一，就是需要一個(gè)占位符。而恰恰好，Go 空結(jié)構(gòu)體的寬度是特殊的。
如下：
func main() {
var s struct{}
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s))
}
輸出結(jié)果：
0
空結(jié)構(gòu)體的寬度是很直接了當(dāng)?shù)?0，即便是變形處理：
type S struct {
A struct{}
B struct{}
}
func main() {
var s S
fmt.Println(unsafe.Sizeof(s))
}
其最終輸出結(jié)果也是 0，完美切合人們對(duì)占位符的基本訴求，就是占著坑位，滿足基本輸入輸出就好。
但這時(shí)候問(wèn)題又出現(xiàn)了，為什么只有空結(jié)構(gòu)會(huì)有這種特殊待遇，其他類(lèi)型又不行？
這是 Go 編譯器在內(nèi)存分配時(shí)做的優(yōu)化項(xiàng)
// base address for all 0-byte allocations
var zerobase uintptr
func mallocgc(size uintptr, typ *_type, needzero bool) unsafe.Pointer {
...
if size == 0 {
return unsafe.Pointer(&zerobase)
}
}
當(dāng)發(fā)現(xiàn) size 為 0 時(shí)，會(huì)直接返回變量 zerobase 的引用，該變量是所有 0 字節(jié)的基準(zhǔn)地址，不占據(jù)任何寬度。
因此空結(jié)構(gòu)體的廣泛使用，是 Go 開(kāi)發(fā)者們借助了這個(gè)小優(yōu)化，達(dá)到了占位符的目的。
使用場(chǎng)景
了解清楚為什么空結(jié)構(gòu)作為占位符使用的原因后，我們更進(jìn)一步了解其真實(shí)的使用場(chǎng)景有哪些。
主要分為三塊：
實(shí)現(xiàn)方法接收者。
實(shí)現(xiàn)集合類(lèi)型。
實(shí)現(xiàn)空通道。
實(shí)現(xiàn)方法接收者
在業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，我們需要將方法組合起來(lái)，代表其是一個(gè) ”分組“ 的，便于后續(xù)拓展和維護(hù)。
但是如果我們使用：
type T string
func (s *T) Call()
又似乎有點(diǎn)不大友好，因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)字符串類(lèi)型，其本身會(huì)占據(jù)定的空間。
這種時(shí)候我們會(huì)采用空結(jié)構(gòu)體的方式，這樣也便于未來(lái)針對(duì)該類(lèi)型進(jìn)行公共字段等的增加。如下：
type T struct{}
func (s *T) Call() {
fmt.Println("腦子進(jìn)煎魚(yú)了")
}
func main() {
var s T
s.Call()
}
在該場(chǎng)景下，使用空結(jié)構(gòu)體從多維度來(lái)考量是最合適的，易拓展，省空間，最結(jié)構(gòu)化。
另外你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)你在日常開(kāi)發(fā)中下意識(shí)就已經(jīng)這么做了，你可以理解為設(shè)計(jì)模式和日常生活相結(jié)合的另類(lèi)案例。
實(shí)現(xiàn)集合類(lèi)型
在 Go 語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中并沒(méi)有提供集合（Set）的相關(guān)實(shí)現(xiàn)，因此一般在代碼中我們圖方便，會(huì)直接用 map 來(lái)替代。
但有個(gè)問(wèn)題，就是集合類(lèi)型的使用，只需要用到 key（鍵），不需要 value（值）。
這就是空結(jié)構(gòu)體大戰(zhàn)身手的場(chǎng)景了：
type Set map[string]struct{}
func (s Set) Append(k string) {
s[k] = struct{}{}
}
func (s Set) Remove(k string) {
delete(s, k)
}
func (s Set) Exist(k string) bool {
_, ok := s[k]
return ok
}
func main() {
set := Set{}
set.Append("煎魚(yú)")
set.Append("咸魚(yú)")
set.Append("蒸魚(yú)")
set.Remove("煎魚(yú)")
fmt.Println(set.Exist("煎魚(yú)"))
}
空結(jié)構(gòu)體作為占位符，不會(huì)額外增加不必要的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，很方便的就是解決了。
實(shí)現(xiàn)空通道
在 Go channel 的使用場(chǎng)景中，常常會(huì)遇到通知型 channel，其不需要發(fā)送任何數(shù)據(jù)，只是用于協(xié)調(diào) Goroutine 的運(yùn)行，用于流轉(zhuǎn)各類(lèi)狀態(tài)或是控制并發(fā)情況。
如下：
func main() {
ch := make(chan struct{})
go func() {
time.Sleep(1 * time.Second)
close(ch)
}()
fmt.Println("腦子好像進(jìn)...")
<-ch
fmt.Println("煎魚(yú)了！")
}
輸出結(jié)果：
腦子好像進(jìn)...
煎魚(yú)了！
該程序會(huì)先輸出 ”腦子好像進(jìn)...“ 后，再睡眠一段時(shí)間再輸出 "煎魚(yú)了！"，達(dá)到間斷控制 channel 的效果。
由于該 channel 使用的是空結(jié)構(gòu)體，因此也不會(huì)帶來(lái)額外的內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)。
總結(jié)
在今天這篇文章中，給大家介紹了 Go 語(yǔ)言中幾種常見(jiàn)類(lèi)型的寬度，并且基于開(kāi)頭的問(wèn)題 ”空結(jié)構(gòu)體“ 進(jìn)行了剖析。
最后分析了在業(yè)內(nèi)代碼最常見(jiàn)的三種模式，進(jìn)入真實(shí)場(chǎng)景。不知道你以前是否有過(guò)類(lèi)似本文的疑惑呢？
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關(guān)注煎魚(yú)，吸取他的知識(shí) ??
你好，我是煎魚(yú)。高一折騰過(guò)前端，參加過(guò)國(guó)賽拿了獎(jiǎng)，大學(xué)搞過(guò) PHP。現(xiàn)在整 Go，在公司負(fù)責(zé)微服務(wù)架構(gòu)等相關(guān)工作推進(jìn)和研發(fā)。
從大學(xué)開(kāi)始靠自己賺生活費(fèi)和學(xué)費(fèi)，到出版 Go 暢銷(xiāo)書(shū)《Go 語(yǔ)言編程之旅》，再到獲得 GOP（Go 領(lǐng)域最有觀點(diǎn)專(zhuān)家）榮譽(yù)，點(diǎn)擊藍(lán)字查看我的出書(shū)之路。
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