历史go篇章

【go实战系列一】开篇：在循环中重新定义变量（redefining for loop variable semantics）
【go实战系列二】关于切片的基本操作 copy sort append 快速复制 排序 删除操作

【go实战系列三】关于切片的基本操作 copy sort append 快速复制 排序 删除操作
【go实战系列四】go语言中 Hot path 热路径 可能你从没听过 却如此重要

文章目录

• 历史go篇章
• 前言
• 一、sync.Once
• • 1、sync.Once 与 init()区别
  • 2、sync.Once 的原理
• 二、Hot path 热路径
• • 1、 done 为什么是第一个字段
  • 2、我们定义一个 struct 查看
  • 3、结论：结构体第一个字段的地址和结构体的指针是相同的
  • 4、疑问：为什么 done 的类型为uint32?
• 总结

前言

这是根据go在项目实战中，作者发掘的问题与技巧，希望能与所有的gopher一起分享，一起成长，如果文章有错误，也请大家及时指正问题，作者会立刻修改

一、sync.Once

1、sync.Once 与 init()区别

sync.Once 是 Go 标准库提供的使函数只执行一次的实现，常应用于单例模式，例如初始化配置、保持数据库连接等。作用与 init 函数类似，但有区别。

init 函数是当所在的 package 首次被加载时执行，若迟迟未被使用，则既浪费了内存，又延长了程序加载时间。

sync.Once 可以在代码的任意位置初始化和调用，因此可以延迟到使用时再执行，并发场景下是线程安全的。
在多数情况下，sync.Once 被用于控制变量的初始化，这个变量的读写满足如下三个条件：

• 当且仅当第一次访问某个变量时，进行初始化（写）
• 变量初始化过程中，所有读都被阻塞，直到初始化完成
• 变量仅初始化一次，初始化完成后驻留在内存里

2、sync.Once 的原理

第一：保证变量仅被初始化一次，需要有个标志来判断变量是否已初始化过，若没有则需要初始化。
第二：线程安全，支持并发，无疑需要互斥锁来实现。

go-sdk 实现源码如下：

package syncimport ("sync/atomic"
)type Once struct {done uint32m    Mutex
}func (o *Once) Do(f func()) {if atomic.LoadUint32(&o.done) == 0 {o.doSlow(f)}
}func (o *Once) doSlow(f func()) {o.m.Lock()defer o.m.Unlock()if o.done == 0 {defer atomic.StoreUint32(&o.done, 1)f()}
}

sync.Once 的实现与一开始的猜测是一样的，使用 done 标记是否已经初始化，使用锁 m Mutex 实现线程安全。

二、Hot path 热路径

1、 done 为什么是第一个字段

字段 done 的注释也非常值得一看：

type Once struct {// done indicates whether the action has been performed.// It is first in the struct because it is used in the hot path.// The hot path is inlined at every call site.// Placing done first allows more compact instructions on some architectures (amd64/x86),// and fewer instructions (to calculate offset) on other architectures.done uint32m    Mutex
}

其中解释了为什么将 done 置为 Once 的第一个字段：done 在热路径中，done 放在第一个字段，能够减少 CPU 指令，也就是说，这样做能够提升性能。

2、我们定义一个 struct 查看

package mainimport ("fmt"
)type student struct {name stringage  int
}func main() {p1 := &student{name: "123",age:  123,}fmt.Printf("%p \n", p1)fmt.Printf("%p \n", &p1.name)fmt.Printf("%p \n", &p1.age)
}

打印结果：
0xc000008078
0xc000008078
0xc000008088

3、结论：结构体第一个字段的地址和结构体的指针是相同的

热路径(hot path)是程序非常频繁执行的一系列指令，sync.Once 绝大部分场景都会访问 o.done，在热路径上是比较好理解的，如果 hot path 编译后的机器码指令更少，更直接，必然是能够提升性能的。

为什么放在第一个字段就能够减少指令呢？
因为结构体第一个字段的地址和结构体的指针是相同的，如果是第一个字段，直接对结构体的指针解引用即可。如果是其他的字段，除了结构体指针外，还需要计算与第一个值的偏移(calculate offset)。在机器码中，偏移量是随指令传递的附加值，CPU 需要做一次偏移值与指针的加法运算，才能获取要访问的值的地址。因为，访问第一个字段的机器代码更紧凑，速度更快。

4、疑问：为什么 done 的类型为uint32?

type Once struct {// done indicates whether the action has been performed.// It is first in the struct because it is used in the hot path.// The hot path is inlined at every call site.// Placing done first allows more compact instructions on some architectures (amd64/x86),// and fewer instructions (to calculate offset) on other architectures.done uint32m    Mutex
}

欢迎大家在评论区指出这个问题的答案

总结

参考：What does “hot path” mean in the context of sync.Once?
希望对大家能够有帮助