关于Go 空结构体的 3 种使用场景

前言:

在 Go 语言中，有一个比较特殊的类型，经常会有刚接触 Go 的小伙伴问到，又或是不理解。
他就是 Go 里的空结构体（struct）的使用，常常会有看到有人使用：

ch := make(chan struct{})

还清一色的使用结构体，也不用其他类型。高度常见，也就不是一个偶发现象了，肯定是背后必然有什么原因。

1、为什么使用

说白了，就是希望节省空间。但，新问题又来了，为什么不能用其他的类型来做？

这就涉及到在 Go 语言中 ”宽度“ 的概念，宽度描述了一个类型的实例所占用的存储空间的字节数。
宽度是一个类型的属性。在 Go 语言中的每个值都有一个类型，值的宽度由其类型定义，并且总是 8 bits 的倍数。
在 Go 语言中我们可以借助 unsafe.Sizeof 方法，来获取：

// 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

该方法能够得到值的宽度，自然而然也就能知道其类型对应的宽度是多少了。

我们对应看看 Go 语言中几种常见的类型宽度大小：

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),
 )
}

输出结果：

8 16 1 12 24 8

你可以发现我们列举的几种类型，只是单纯声明，我们也啥没干，依然占据一定的宽度。
如果我们的场景，只是占位符，那怎么办，系统里的开销就这么白白浪费了？

2、空结构体的特殊性

空结构体在各类系统中频繁出现的原因之一，就是需要一个占位符。而恰恰好，Go 空结构体的宽度是特殊的。
如下：

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

输出结果：

0

空结构体的宽度是很直接了当的 0，即便是变形处理：

type S struct {
 A struct{}
 B struct{}
}

func main() {
 var s S
 fmt.Println(unsafe.Sizeof(s))
}

其最终输出结果也是 0，完美切合人们对占位符的基本诉求，就是占着坑位，满足基本输入输出就好。
但这时候问题又出现了，为什么只有空结构会有这种特殊待遇，其他类型又不行？
这是 Go 编译器在内存分配时做的优化项

// 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)
 }
}

当发现 size 为 0 时，会直接返回变量 zerobase 的引用，该变量是所有 0 字节的基准地址，不占据任何宽度。
因此空结构体的广泛使用，是 Go 开发者们借助了这个小优化，达到了占位符的目的。

3、使用场景

了解清楚为什么空结构作为占位符使用的原因后，我们更进一步了解其真实的使用场景有哪些。

主要分为三块：

• 实现方法接收者。
• 实现集合类型。
• 实现空通道。

3.1 实现方法接收者

在业务场景下，我们需要将方法组合起来，代表其是一个 ”分组“ 的，便于后续拓展和维护。
但是如果我们使用：

type T string

func (s *T) Call()

又似乎有点不大友好，因为作为一个字符串类型，其本身会占据定的空间。
这种时候我们会采用空结构体的方式，这样也便于未来针对该类型进行公共字段等的增加。如下：

type T struct{}

func (s *T) Call() {
 fmt.Println("脑子进煎鱼了")
}

func main() {
 var s T
 s.Call()
}

在该场景下，使用空结构体从多维度来考量是最合适的，易拓展，省空间，最结构化。
另外你会发现，其实你在日常开发中下意识就已经这么做了，你可以理解为设计模式和日常生活相结合的另类案例。

3.2 实现集合类型

在 Go 语言的标准库中并没有提供集合（Set）的相关实现，因此一般在代码中我们图方便，会直接用 map 来替代。
但有个问题，就是集合类型的使用，只需要用到 key（键），不需要 value（值）。

这就是空结构体大战身手的场景了：

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("煎鱼")
 set.Append("咸鱼")
 set.Append("蒸鱼")
 set.Remove("煎鱼")

 fmt.Println(set.Exist("煎鱼"))
}

空结构体作为占位符，不会额外增加不必要的内存开销，很方便的就是解决了。

3.3 实现空通道

在 Go channel 的使用场景中，常常会遇到通知型 channel，其不需要发送任何数据，只是用于协调 Goroutine 的运行，用于流转各类状态或是控制并发情况。
如下：

func main() {
 ch := make(chan struct{})
 go func() {
  time.Sleep(1 * time.Second)
  close(ch)
 }()

 fmt.Println("脑子好像进...")
 <-ch
 fmt.Println("煎鱼了！")
}

输出结果：

脑子好像进...
煎鱼了！

该程序会先输出 ”脑子好像进...“ 后，再睡眠一段时间再输出 "煎鱼了！"，达到间断控制  channel 的效果。
由于该 channel 使用的是空结构体，因此也不会带来额外的内存开销。

到此这篇关于关于Go 空结构体的 3 种使用场景的文章就介绍到这了,更多相关Go语言 空结构体的 3 种使用场景内容请搜索M135模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持M135模板网！