[UPDATED] Tối ưu bộ nhớ cho struct trong Go

Hôm nay, tôi đọc một bài báo khá hay trên Medium về cách tăng tốc cho struct trong ngôn ngữ Go. Sau đây là những ý chính của bài báo. Các bạn có thể đọc bài gốc bằng tiếng anh ở đây.

[UPDATED]: Hôm sau, tôi có tình cờ đọc một bài khác có cùng cách giải thích nhưng trình bày kỹ hơn về phần CPU - điều mà tôi thấy hơn khó hiểu ở bài trên. Tôi nghĩ tác giả đã viết tốt hơn. Bạn có thể đọc ở đây.

Khác với type trong TypeScript là thay đổi thứ tự khai báo các trường không ảnh hưởng tới perfomance.

Ví dụ, FirstObject và SecondObject có các trường giống hệt nhau, chỉ thay đổi thứ tự và chúng không hề ảnh hưởng tới performance.

type FirstObject = {
    age          number
    passportNum  number
    siblings     number
}

type SecondObject = {
    age          number
    passportNum  number
    siblings     number
}

Trong Go, khi sắp xếp lại thứ tự các trường trong struct, bạn có thể cải thiện đáng kể tốc độ và mức sử dụng bộ nhớ của chương trình Go của mình.

Trong ví dụ dưới, BadStruct chiếm nhiều bộ nhớ hơn GoodStruct.

type BadStruct struct {
    age         uint8
    passportNum uint64
    siblings    uint16
}

type GoodStruct struct {
    age         uint8
    siblings    uint16
    passportNum uint64
}

Lời giải thích nằm trong cách máy tính điều chỉnh cấu trúc dữ liệu (Data Structure Alignment).

CPU đọc dữ liệu theo kích thước của một word. Trong hệ điều hành 64 bit thì 1 word tương ứng với 8 bytes,còn với hệ điều hành 32 bit thì 1 word tương ứng với 4 bytes.

Từ đó, ta sẽ có hình ảnh mô tả việc bộ nhớ dùng cho BadStruct ở hệ điều hành 64 bit như sau.

Để truy cập biến passportNum, CPU cần phải đọc 2 words. Để chạy hiệu quả hơn thì CPU cần tới data structure alignment. Biến passportNum giờ nằm trên 1 word.

Bằng việc thay đổi thứ tự các trường, việc lưu trữ 13 bytes cần 16 bytes (2 words) thay vì 24 bytes (3 words).