slice数据结构

数据结构
我们每定义一个slice变量，golang底层都会构建一个slice结构的对象。slice结构体由3个成员变量构成：

array表示数组指针，数组用于存储数据。
len表示切片长度，也就是数组index从0到len-1已存储数据。
cap表示切片容量，当切片长度超过最大容量时，需要扩容申请更大长度的数组。

type slice struct {
    array unsafe.Pointer // 数组指针
    len   int // 切片长度
    cap   int // 切片容量
}

扩容原理

切片的扩容流程源码位于 runtime/slice.go 文件的 growslice 方法当中，其中核心步骤如下：

• 倘若扩容后预期的新容量小于原切片的容量，则 panic

• 倘若切片元素大小为 0（元素类型为 struct{}），则直接复用一个全局的 zerobase 实例，直接返回

• 倘若预期的新容量超过老容量的两倍，则直接采用预期的新容量

• 倘若老容量小于 256，则直接采用老容量的2倍作为新容量

• 倘若老容量已经大于等于 256，则在老容量的基础上扩容 1/4 的比例并且累加上 192 的数值，持续这样处理，直到得到的新容量已经大于等于预期的新容量为止

• 结合 mallocgc 流程中，对内存分配单元 mspan 的等级制度，推算得到实际需要申请的内存空间大小

• 调用 mallocgc，对新切片进行内存初始化

• 调用 memmove 方法，将老切片中的内容拷贝到新切片中

• 返回扩容后的新切片

// nextslicecap computes the next appropriate slice length.
func nextslicecap(newLen, oldCap int) int {
	newcap := oldCap // 将新容量初始化为旧容量
	doublecap := newcap + newcap // 计算旧容量的两倍

	// 如果所需的新长度大于旧容量的两倍，则直接使用所需的新长度
	if newLen > doublecap {
		return newLen
	}

	const threshold = 256 // 定义一个阈值，用于区分小切片和大切片

	// 如果旧容量小于阈值，则直接将新容量设置为旧容量的两倍
	// 这种策略适用于小切片，可以快速扩容，减少扩容次数
	if oldCap < threshold {
		return doublecap
	}

	// 对于大切片，使用更平滑的扩容策略，避免过度分配内存
	// 从 2 倍增长过渡到 1.25 倍增长。 此公式给出了两者之间的平滑过渡。
	for {
		// 每次循环，将新容量增加 (newcap + 3*threshold) / 4
		// 相当于 newcap 增加 1/4 的比例，再加上 3/4 的 threshold(256)，即 192
		// 这样可以在一定程度上减少内存浪费，并保证切片的增长
		newcap += (newcap + 3*threshold) >> 2

		// Check for overflow and determine if the new calculated capacity
		// is greater or equal to the required new length.
		// newLen is guaranteed to be larger than zero, hence
		// when newcap overflows then `uint(newcap) > uint(newLen)`.
		// This allows to check for both with the same comparison.

		// 我们需要检查`newcap >= newLen`以及`newcap`是否溢出。
		// 保证 newLen 大于零，因此当 newcap 溢出时，'uint(newcap) > uint(newLen)'。
		// 这允许使用相同的比较来检查两者。

		// 检查新容量是否大于等于所需的新长度，并且检查是否发生了溢出
		if uint(newcap) >= uint(newLen) {
			break // 如果新容量足够大，或者发生了溢出，则退出循环
		}
	}

	// 当新容量计算溢出时，将新容量设置为请求的容量。
	// 如果计算过程中发生了溢出，则直接将新容量设置为所需的新长度，以确保切片能够容纳所有元素
	if newcap <= 0 {
		return newLen
	}

	return newcap // 返回计算得到的新容量
}