go语言string之Buffer与Builder

Posted 2023-04-09

参考技术A 操作字符串离不开字符串的拼接，但是Go中string是只读类型，大量字符串的拼接会造成性能问题。

拼接字符串，无外乎四种方式，采用“+”，“fmt.Sprintf()”,"bytes.Buffer","strings.Builder"

上面我们创建10万字符串拼接的测试，可以发现"bytes.Buffer","strings.Builder"的性能最好，约是“+”的1000倍级别。

这是由于string是不可修改的，所以在使用“+”进行拼接字符串，每次都会产生申请空间，拼接，复制等操作，数据量大的情况下非常消耗资源和性能。而采用Buffer等方式，都是预先计算拼接字符串数组的总长度（如果可以知道长度），申请空间，底层是slice数组，可以以append的形式向后进行追加。最后在转换为字符串。这申请了不断申请空间的操作，也减少了空间的使用和拷贝的次数，自然性能也高不少。

bytes.buffer是一个缓冲byte类型的缓冲器存放着都是byte
是一个变长的 buffer，具有 Read 和Write 方法。 Buffer 的 零值 是一个 空的 buffer，但是可以使用，底层就是一个 []byte， 字节切片。

向Buffer中写数据，可以看出Buffer中有个Grow函数用于对切片进行扩容。

从Buffer中读取数据

strings.Builder的方法和bytes.Buffer的方法的命名几乎一致。

但实现并不一致，Builder的Write方法直接将字符拼接slice数组后。

其没有提供read方法，但提供了strings.Reader方式

Reader 结构:

Buffer:

Builder:

可以看出Buffer和Builder底层都是采用[]byte数组进行装载数据。

先来说说Buffer:

创建好Buffer是一个empty的，off 用于指向读写的尾部。
在写的时候，先判断当前写入字符串长度是否大于Buffer的容量，如果大于就调用grow进行扩容，扩容申请的长度为当前写入字符串的长度。如果当前写入字符串长度小于最小字节长度64，直接创建64长度的[]byte数组。如果申请的长度小于二分之一总容量减去当前字符总长度，说明存在很大一部分被使用但已读，可以将未读的数据滑动到数组头。如果容量不足，扩展2*c + n 。

其String()方法就是将字节数组强转为string

Builder是如何实现的。

Builder采用append的方式向字节数组后添加字符串。

从上面可以看出，[]byte的内存大小也是以倍数进行申请的，初始大小为 0，第一次为大于当前申请的最大 2 的指数，不够进行翻倍.

可以看出如果旧容量小于1024进行翻倍，否则扩展四分之一。（2048 byte 后，申请策略的调整）。

其次String()方法与Buffer的string方法也有明显区别。Buffer的string是一种强转，我们知道在强转的时候是需要进行申请空间，并拷贝的。而Builder只是指针的转换。

这里我们解析一下 *(*string)(unsafe.Pointer(&b.buf)) 这个语句的意思。

先来了解下unsafe.Pointer 的用法。

也就是说，unsafe.Pointer 可以转换为任意类型，那么意味着，通过unsafe.Pointer媒介，程序绕过类型系统，进行地址转换而不是拷贝。

即*A => Pointer => *B

就像上面例子一样，将字节数组转为unsafe.Pointer类型，再转为string类型，s和b中内容一样，修改b,s也变了，说明b和s是同一个地址。但是对s重新赋值后，意味着s的地址指向了“WORLD”,它们所使用的内存空间不同了，所以s改变后，b并不会改变。

所以他们的区别就在于 bytes.Buffer 是重新申请了一块空间，存放生成的string变量， 而strings.Builder直接将底层的[]byte转换成了string类型返回了回来，去掉了申请空间的操作。

GO语言之bytes.buffer

bytes.Buffer

bytes.Buffer是一个缓冲byte类型的缓冲器存放着都是byte。

Buffer 是 bytes 包中的一个type Buffer struct…。

A buffer is a variable-sized buffer of bytes with Read and Write methods. The zero value for Buffer is an empty buffer ready to use.

Buffer是一个变长的缓冲器，具有 Read 和Write方法。Buffer的零值是一个空的 buffer，但是可以使用）

四种方式创建Buffer缓冲器

四种创建方式：

var b bytes.Buffer  //直接定义一个 Buffer 变量，而不用初始化
b1 := new(bytes.Buffer)   //直接使用 new 初始化，可以直接使用
// 其它两种定义方式
func NewBuffer(buf []byte) *Buffer
func NewBufferString(s string) *Buffer

代码实现：

package main

import (
    "bytes"
    "fmt"
)

func main() 
    //第一种定义方式
    var b bytes.Buffer  //直接定义一个 Buffer 变量，而不用初始化
    b.Write([]byte("Hello ")) // 可以直接使用
    fmt.Println(b.String())
    //第二种定义方式
    c := new(bytes.Buffer)
    c.WriteString("World")
    fmt.Println(c)
    //第三种定义方式
    d := bytes.NewBuffer(nil)
    d.WriteString("这是第三种定义方式")
    fmt.Println(d.String())
    //第四张定义方式
    f := bytes.NewBufferString("这是第四种定义方式")
    fmt.Println(f.String())


输出:
Hello 
World
这是第三种定义方式
这是第四种定义方式

向Buffer中写入数据

1.Write，把字节切片p写入到buffer中去。

func main() 
    newBytes := []byte(" go")
    //创建一个内容Learning的缓冲器
    buf := bytes.NewBuffer([]byte("Learning"))
    //将newBytes这个slice写到buf的尾部
    buf.Write(newBytes)
    fmt.Println(buf.String())

2.WriteString，使用WriteString方法，将一个字符串放到缓冲器的尾部。

func main() 
    newString := " go"
    //创建一个string内容Learning的缓冲器
    buf := bytes.NewBufferString("Learning")
    //将newString这个string写到buf的尾部
    buf.WriteString(newString)
    fmt.Println(buf.String())

从Buffer中读取数据

1.Read,给Read方法一个容器p，读完后，p就满了，缓冲器相应的减少了，返回的n为成功读的数量。

func (b *Buffer) Read(p []byte) (n int, err error)

func main() 
    bufs := bytes.NewBufferString("Learning swift.")
    fmt.Println("缓冲器："+bufs.String())
    l := make([]byte, 5)
    //把bufs的内容读入到l内,因为l容量为5,所以只读了5个过来
    bufs.Read(l)
    fmt.Println("读取到的内容："+string(l))
    fmt.Println("缓冲器："+bufs.String())


输出：
缓冲器：Learning swift.
读取到的内容：Learn
缓冲器：ing swift.

2.ReadFrom，从一个实现io.Reader接口的r，把r里的内容读到缓冲器里，n返回读的数量。

func (b *Buffer) ReadFrom(r io.Reader) (n int64, err error)

func main() 
    file, _ := os.Open("d:/a.txt")
    buf := bytes.NewBufferString("Learning swift.")
    buf.ReadFrom(file)              //将text.txt内容追加到缓冲器的尾部
    fmt.Println(buf.String())


输出：
Learning swift.this is text

3.Reset，将数据清空，没有数据可读

func main() 
    bufs := bytes.NewBufferString("现在开始 Learning go.")
    bufs.Reset()
    fmt.Println(bufs.String())

声明：Nansheng.Su 发表于 2019-04-28 11:03:00 ，共计399字。

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