本文探讨了 Go 语言中使用 encoding/json 包进行 JSON 编码时，结构体成员使用指针类型与使用拷贝类型在性能上的差异。通过基准测试，我们发现使用指针类型的结构体进行 JSON 编码通常比使用拷贝类型的结构体更慢。文章分析了这种现象的原因，并解释了指针的反射和解引用操作带来的额外开销。
在 Go 语言中，使用 encoding/json 包可以将结构体编码为 JSON 格式的字符串。通常情况下，我们认为使用指针可以避免数据拷贝，从而提高性能。然而，在 JSON 编码的场景下，结构体成员使用指针类型有时反而会降低性能。
性能测试示例
以下代码展示了一个简单的性能测试示例，对比了使用拷贝和使用指针两种方式对结构体进行 JSON 编码的性能：
package main
import (
"encoding/json"
"fmt"
"testing"
)
type Coll1 struct {
A string
B string
C string
}
type Coll2 struct {
A *string
B *string
C *string
}
var as = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa"
var bs = "bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb"
var cs = "ccccccccccccccccccccccccccccccccc"
func testBM1(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
json.Marshal(Coll1{as, bs, cs})
}
}
func testBM2(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
json.Marshal(Coll2{&as, &bs, &cs})
}
}
func main() {
fmt.Println(testing.Benchmark(testBM1))
fmt.Println(testing.Benchmark(testBM2))
}在这个示例中，Coll1 结构体使用字符串拷贝，而 Coll2 结构体使用字符串指针。运行基准测试后，通常会发现 testBM1 (使用拷贝) 的性能优于 testBM2 (使用指针)。
嵌入式结构体测试示例
以下代码展示了嵌入式结构体的性能测试示例，对比了使用拷贝和使用指针两种方式对结构体进行 JSON 编码的性能：
package main
import (
"encoding/json"
"fmt"
"testing"
)
type Coll1 struct {
A, B, C string
}
type Coll1Outer struct {
A, B, C Coll1
}
type Coll2Outer struct {
A, B, C *Coll2
}
type Coll2 struct {
A, B, C *string
}
var as = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa"
var bs = "bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb"
var cs = "ccccccccccccccccccccccccccccccccc"
func testBM1(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
c := Coll1Outer{Coll1{as, bs, cs},
Coll1{as, bs, cs},
Coll1{as, bs, cs}}
json.Marshal(c)
}
}
func testBM2(b *testing.B) {
for i := 0; i < b.N; i++ {
c := Coll2Outer{&Coll2{&as, &bs, &cs},
&Coll2{&as, &bs, &cs},
&Coll2{&as, &bs, &cs}}
json.Marshal(c)
}
}
func main() {
fmt.Println(testing.Benchmark(testBM1))
fmt.Println(testing.Benchmark(testBM2))
}原因分析
这种现象的原因在于 encoding/json 包在处理指针时需要进行额外的反射和解引用操作。
- 反射 (Reflection)：encoding/json 包使用反射来动态地获取结构体的字段信息。当字段是指针类型时，需要通过反射来获取指针指向的值。
- 解引用 (Dereferencing)：获取指针指向的值需要进行解引用操作。解引用操作会增加额外的 CPU 开销。
当结构体字段是指针类型时，encoding/json 包需要进行更多的反射和解引用操作，从而导致性能下降。
结论与建议
在 Go 语言中使用 encoding/json 包进行 JSON 编码时，应根据实际情况选择使用拷贝或指针。
- 字符串较短时：使用拷贝通常性能更好，因为避免了指针的反射和解引用开销。
- 字符串较长时：使用指针可能略有优势，但优势可能被反射和解引用开销抵消。
通常建议，除非有明确的性能瓶颈，否则优先使用拷贝，以简化代码并提高可读性。在性能敏感的场景下，可以通过基准测试来选择最优方案。此外，还可以考虑使用其他 JSON 库，例如 json-iterator，它们可能在性能上有所优化。
总结
虽然指针在某些情况下可以提高性能，但在 JSON 编码的场景下，由于反射和解引用操作的开销，结构体成员使用指针类型通常比使用拷贝类型更慢。在实际开发中，应根据具体情况选择合适的方案，并进行性能测试以验证效果。
