Go 面试专题 | slice 扩容后的内存容量如何计算？

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本篇问题：slice 扩容后容量及内存如何计算？

1. 扩容后预估容量

假设现在有一个长度为 2 的切片，对其进行扩容，增加三个元素

sli := []int{1,2}
sli = append(sli, 3, 4, 5）

对于扩容后的切片，长度为 5，这一点没有任何争议。

但容量呢？难道也是 5？

经过运行验证，实际的容量为 6 。

什么情况？这 6 是如何计算出来的呢？

这就不得不去 Go 源代码中一探究竟，在 runtime/slice.go 关于 slice 扩容增长的代码如下：

newcap := old.cap
if newcap+newcap < cap {newcap = cap
} else {for {if old.len < 1024 {newcap += newcap} else {newcap += newcap / 4}if newcap >= cap {break}}
}

对于这段代码，只要理解前两行，其他的就不攻自破了

第一行的 old.cap：扩容前的容量，对于此例，就是 2
第二行的 cap：扩容前容量加上扩容的元素数量，对于此例，就是 2+3

整段代码的核心就是要计算出扩容后的预估容量，也就是 newcap，计算的具体逻辑是：

若 old.cap * 2 小于 cap，那 newcap 就取大的 cap
若 old.cap * 2 大于 cap，并且old.cap 小于 1024，那 newcap 还是取大，也即 newcap = old.cap * 2
若 old.cap * 2 大于 cap，但是old.cap 大于 1024，那两倍冗余可能就有点大了，系数换成 1.25，也即 newcap = old.cap * 2

但 newcap 只是预估容量，并不是最终的容量，要计算最终的容量，还需要参考另一个维度，也就是内存分配。

2. 内存的分配规律

举个现实中的例子来说

你家里有五个人，每个人都想吃绿豆糕，因此你的需求就是 5，对应上例中的 cap ，于是你就到超市里去买。

但超市并不是你家开的，绿豆糕都是整盒整盒的卖，没有卖散的，每盒的数量是 6 个，因此你最少买 6 个。

每次购买的最少数量，就可以类比做 Go 的内存分配规律。

只有了解了 Go 的内存分配规律，我们才能准确的计算出我们最少得买多少的绿豆糕（得申请多少的内存，分配多少的容量）。

关于内存管理模块的代码，在 runtime/sizeclasses.go

// class  bytes/obj  bytes/span  objects  tail waste  max waste
//     1          8        8192     1024           0     87.50%
//     2         16        8192      512           0     43.75%
//     3         32        8192      256           0     46.88%
//     4         48        8192      170          32     31.52%
...
//    17        256        8192       32           0      5.86%
//    18        288        8192       28         128     12.16%
//    19        320        8192       25         192     11.80%
//    20        352        8192       23          96      9.88%
//    21        384        8192       21         128      9.51%
//    22        416        8192       19         288     10.71%
//    23        448        8192       18         128      8.37%
//    24        480        8192       17          32      6.82%
//    25        512        8192       16           0      6.05%
...
//    66      32768       32768        1           0     12.50%

从上面这个表格中，可以总结出一些规律。

在小于16字节时，每次以8个字节增加
当大于16小于2^8时，每次以16字节增加
当大于2^8小于2^9时以32字节增加
依此规律…

3. 匹配到合适的内存

第一节中我们例子中，主人公是一个元素类型为 int 的切片，每个 int 占用为 8 个字节，由于我们计算出的 newcap 为 5，因此新的切片，最少最少要占用 5*8 = 40 个字节。

再到第二节中的表格中查看，发现离 40 byte 最接近的是 32 和 48 两个档位。

如果是 32 byte，就是不够用了，

因此只能选择 48 这个档位去分配内存。

有了实际分配的内存，再反回去计算容量，就是扩容后真实的切片容量，也就是 48/8 = 6

是不是很简单呢？

本系列的所有文章，我都开放到 Github 上：https://github.com/iswbm/golang-interview

如果文章有写得不对的地方，可以去那里提交 issue 帮我指正。顺便可以帮我点个小 ⭐⭐，在那里我对题库进行了分类整理，方便索引查找。

加油噢，我们下篇见！

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