数组和切片

type Array struct {
    len  int64
    elem Type
}

type Slice struct {
    elem Type
}

// Type表示Go的类型
// 所有类型都实现Type接口。
type Type interface {
    // Underlying 返回类型的基础类型
    Underlying() Type

    // String 返回类型的字符串表示形式
    String() string
}

• 共同点：都属于集合类的类型，可以存储某一种类型的值；应用索引表达式得到值，应用切片表达式得到新切片

• 不同点：数组长度固定，切片长度可变

数组的长度必须在声明时给定，且不可变，它是数组类型的一部分。

切片的类型字面量中，只有元素类型，长度随着元素数量增长而增长，但不会减小。

切片可以看成是对数组的一层简单封装，在每个切片的底层数据结构中，一定会包含一个数组。

• 数组：是切片的底层数组

• 切片：是对数组的某个连续片段的引用，切片的容量代表了其可见底层数组的长度，切片的底层数组长度不可变

关于数组和切片，golang官方博客有文章详细说明，点击这里。其实这里说的已经很清楚了，论好好阅读官方说明的重要性。

引用类型与值类型

引用类型：

1. 切片类型（切片是对数组某个连续片段的引用）【相对于slice底层的数组而言，其实slice是一个结构体类型（也就是值类型）】

2. 字典类型

3. 通道类型

4. 函数类型

值类型：

1. 基础数据类型

2. 结构体类型

3. 数组类型

4. 切片类型【相对于slice底层的数组而言，其实slice是一个结构体类型（也就是值类型）】

Go语言中不存在“传值或传引用”的问题，在Go语言中只要看被传递的值的类型，如果被传递的值是引用类型，那就是“传引用”，如果被传递的值是值类型，那就是“传值”。从传递成本的角度，引用类型的值比值类型的值成本低很多。

// 切片类型
type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}

// 直接通过索引操作时，是对切片底层的数组进行操作，通过array指针实现
// 切片作为参数时，传递的是切片的副本

切片注意点

package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    slice := []int{0, 1, 2, 3}

    fmt.Printf("slice: %v slice addr %p \n", slice, &slice)
    // slice: [0 1 2 3] slice addr 0xc00000c080

    ret := changeSlice(slice)
    fmt.Printf("slice: %v slice addr %p | ret: %v ret addr %p \n", slice, &slice, ret, &ret)
    // slice: [0 111 2 3] slice addr 0xc00000c080 | ret: [0 111 2 3] ret addr 0xc00000c0c0

    res := appendSlice(slice)
    fmt.Printf("slice: %v slice addr %p | res: %v ret addr %p \n", slice, &slice, res, &res)
    //  slice: [0 111 2 3] slice addr 0xc00000c080 | res: [0 111 2 3 1] ret addr 0xc00000c120
}

// 因为，slice是一个结构体且参数传递是值传递，所以changeSlice()函数中的s是slice的一个副本，
// 所以changeSlice()函数的返回值ret的地址与slice不同，他们是内存中的两个对象。
func changeSlice(s []int) []int {
    s[1] = 111
    return s
}

// 在slice中array是一个指针，指向底层数组的开头，所以在changeSlice()函数中s[1] = 111是对底层数组的修改。
// 那么在main()函数中不论是读取slice还是读取ret，他们都指向同一个底层数组，所以看起来就是changeSlice()函数修改了传入的切片对象的原始值。

// 在appendSlice()函数中的append()操作是作用在res上而不是slice上。
func appendSlice(s []int) []int {
    s = append(s, 1)
    return s
}

从上面代码和输出结果（注释部分）可以看出：

1. changeSlice()函数对外部slice生效了

2. appendSlcie()函数对外部没有生效

Go中只有值传递，所有的引用传递都是直接把对应的指针拷贝过去了，所以修改能直接在原对象生效。

很多地方都说slice是引用类型（这是相对于slice底层的数组而言的），其实slice是一个结构体类型（也就是值类型）。

因为slice其实是一个结构体而不是一个引用，要让appendSlice生效，只要传入引用就可以，代码修改如下：

res := appendSlice(&slice)

func appendSlice(s *[]int) *[]int {
    *s = append(*s, 1)
    return s
}

内建函数

• len()：得到数组或切片的长度

• cap()：得到数组或切片的容量

• make(): 创建切片、字典、通道等

• append(): 切片中追加值

数组容量永远和长度相等，且不可变。

// usage of make()

// 返回值而不是指针
make(types interface{},length int,capacity int)

// types:要创建的类型
// length：该类型的长度
// capacity：该类型的容量

len

官方标准库中的描述：

For some arguments, such as a string literal or a simple array expression, the result can be a constant. See the Go language specification's "Length and capacity" section for details.

当参数是字符串字面量和简单 array 表达式，len 函数返回值是常量，这很重要。后半句更重要。

内置函数 len 和 cap 获取各种类型的实参并返回一个 int 类型结果。实现会保证结果总是一个 int 值。

• 如果 s 是一个字符串常量，那么 len(s) 是一个常量 。

• 如果 s 类型是一个数组或到数组的指针且表达式 s 不包含通道接收或（非常量的）函数调用的话，那么表达式 len(s) 和 cap(s) 是常量；这种情况下，s 是不求值的。否则的话， len 和 cap 的调用结果不是常量且 s 会被求值。

切片与底层数组

// make函数或切片值字面量初始化时，切片最左边与底层数组最左边对应
slice1 := make([]int,3,5)
sliec2 := []int{1,2,3,4,5,6,7,8}

// 切片表达式创建切片时，切片最左边与底层数组索引对应，slice3的最左边对应slice2的索引3
slice3 := slice2[3:6]
// slice3的容量为可见底层数组的容量，即底层数组减去切片起始索引值

// slice3向右扩展至最大
slice3 = slice3[0:cap(slice3)]

切片表达式是一个开区间，得到的新切片的容量和长度为区间的差值。新切片的起始值为原切片或数组对应的索引值。切片无法向左扩展，但是可以向右扩展。

当切片无法容纳更多元素时，Go语言会进行扩容，不会改变原切片，而是创建一个容量更大的新切片，将原来的元素和新的元素一起拷贝到新的切片中。一般情况扩容为原来的2倍，当原切片的长度大于等于1024后，一次增长1.25倍的方式逐渐扩容。

切片在扩容时，创建了新的切片和新的底层数组，原来的切片和底层数组没有任何改动。

1. 在底层数组容量（即切片容量）足够的情况下append()函数返回的是指向原底层数组的切片

2. 在底层数组容量（即切片容量）不够的情况下append()函数返回的是指向新底层数组的新切片

可寻址与不可寻址

package main
import (
    "crypto/sha1"
    "fmt"
)

func main() {
    input := []byte("Hello, playground")
    hash := sha1.Sum(input)[:5] // 这里通不过编译
    fmt.Println(hash)
}
// output
./test.go:8:28: invalid operation sha1.Sum(input)[:5] (slice of unaddressable value)

看一下crypto/sha1库：

// The size of a SHA-1 checksum in bytes.
const Size = 20

// The blocksize of SHA-1 in bytes.
const BlockSize = 64

func Sum(data []byte) [Size]byte {
    var d digest
    d.Reset()
    d.Write(data)
    return d.checkSum()
}

sha1.Sum()返回一个长度是20的数组，而不是切片（如果是切片不会报错）。

Go是返回数值的，所以这里是20字节的数组，而不是指向它的指针。

不可寻址

大多数匿名值都不可寻址（复合字面值是一个例外）。

在上面的代码中，sha1.Sum() 的返回值是匿名的，因为我们立即对其进行了切片操作。如果我们将它存在变量中，并因此使其变为非匿名，就是可寻址的，则该代码不会报错，如下所示。

tmp := sha1.Sum(input)
hash := tmp[:5]

因为对数组进行切片操作要求该数组是可寻址的，sha1.Sum() 返回的匿名数组是不可寻址的，因此对其进行切片会被编译器拒绝。

如果在这里允许对不可寻址的匿名值进行切片操作，那么 Go 要默默地实现堆存储以容纳 sha1.Sum() 的返回值（然后将该值复制到另一个值），该返回值将一直存在直到那个切片被回收。

注意：Go 语言规范中的许多内容要求或仅对可寻址的值适用。例如，大多数赋值操作需要可寻址性。

方法调用

假设有一个类型 T，并且在 *T 上定义了一些方法，例如 *T.Op()。就像 Go 允许在不取消引用指针的情况下进行字段引用一样，可以在非指针值上调用指针方法：

type T struct{}

func (t *T)Op(){}

// afunc() 返回一个 T
func aFunc() T{ return T }

var x T
x.Op()  // 这是 (&x).Op() 的简便写法

// 此简便写法需要获取地址，因此需要可寻址性，以下操作报错
aFunc().Op()

// 但是这个可以运行
var x T = aFunc()
x.Op()

并发访问切片

由于 slice或者map 是引用类型，golang 函数是传值调用，所用参数副本依然是原来的 slice或者map， 并发访问同一个资源会导致竞态条件。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var (
        slc []int
        n   = 1000
        wg  sync.WaitGroup
    )

    wg.Add(n)
    for i := 0; i < n; i++ {
        go func() {
            slc = append(slc, 1)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()

    fmt.Println("len->", len(slc))
    fmt.Println("cap->", cap(slc))
}

// output
len-> 997
cap-> 1024

真实的输出并没有达到我们的预期，len(slice) < n。

slice是对数组一个连续片段的引用，当 slice 长度增加的时候，底层的数组会被换掉。当在换底层数组之前，切片同时被多个 goroutine 拿到，并执行 append 操作。那么很多 goroutine 的 append 结果会被覆盖，导致 n 个 gouroutine append 后，长度小于n。

go 1.9 增加sync.map实现并发安全，slice咋整？

使用互斥锁

优点是比较简单，适合对性能要求不高的场景。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    var (
        slc  []int
        n    = 1000
        wg   sync.WaitGroup
        lock sync.Mutex
    )

    wg.Add(n)
    for i := 0; i < n; i++ {
        go func() {
            lock.Lock()
            defer lock.Unlock()
            slc = append(slc, 1)
            wg.Done()
        }()
    }
    wg.Wait()

    fmt.Println("len->", len(slc))
    fmt.Println("cap->", cap(slc))
}

通道串行化

实现相对复杂，优点是性能很好，利用了channel的优势。

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

type Service struct {
    ch   chan int // 同步channel
    data []int    // 存储数据的slice
}

func (s *Service) Schedule() {
    for i := range s.ch {
        s.data = append(s.data, i)
    }
}

func (s *Service) Close() {
    close(s.ch)
}

func (s *Service) AddData(v int) {
    s.ch <- v
}

func NewScheduler(size int, done func()) *Service {
    s := &Service{
        ch:   make(chan int, size),
        data: make([]int, 0),
    }

    go func() {
        s.Schedule()
        done()
    }()

    return s
}

func main() {
    var (
        n  = 1000
        wg sync.WaitGroup
    )

    c := make(chan struct{})

    s := NewScheduler(n, func() { c <- struct{}{} })

    wg.Add(n)
    for i := 0; i < n; i++ {
        go func(v int) {
            defer wg.Done()
            s.AddData(v)
        }(i)
    }
    wg.Wait()
    s.Close()
    <-c

    fmt.Println("len->", len(s.data))
    fmt.Println("cap->", cap(s.data))
}