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map 和 switch 如何选?match 又是什么?

XAMPP新闻 admin 199浏览 0评论

大家好,我是站长 polarisxu。

看到标题别惊讶,虽然 map 和 switch 似乎没啥关系,但有些场景它们俩都可以用。

场景一:根据不同的错误码显示对应错误消息,比如 200 -> 正常。

场景二:根据不同状态显示对应的文案。这个场景很常见,比如数据库保存状态,用的 tinyint 类型,显示给用户的是文本,所以需要进行转换。

具体怎么选?我们看一下代码,怎么选择应该一目了然。

const (
 UnPay = iota
 HadPay
 Delivery
 Finish
)

var orderState = map[int]string{
 UnPay:    "未支付",
 HadPay:   "已支付",
 Delivery: "配送中",
 Finish:   "已完成",
}

// map 实现
func OrderStateMap(state intstring {
 return orderState[state]
}

// switch 实现
func OrderStateSwitch(state intstring {
 var stateDesc = ""

 switch state {
 case UnPay:
  stateDesc = "未支付"
 case HadPay:
  stateDesc = "已支付"
 case Delivery:
  stateDesc = "配送中"
 case Finish:
  stateDesc = "已完成"
 }

 return stateDesc
}

大人,有结果了吗?

从这个例子看,用 map 代码更少,可读性更好,而且用 map 管理这个映射关系语义上也更符合实际。

所以,我为什么写文章提这一点呢?

别急,我们先对以上两种实现做一下基准测试。

func BenchmarkSwitch(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  OrderStateSwitch(0)
  OrderStateSwitch(1)
  OrderStateSwitch(2)
  OrderStateSwitch(3)
 }
}

func BenchmarkMap(b *testing.B) {
 for n := 0; n < b.N; n++ {
  OrderStateMap(0)
  OrderStateMap(1)
  OrderStateMap(2)
  OrderStateMap(3)
 }
}

结果如下:

$ go test -bench=.
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: test/map
cpu: Intel(R) Core(TM) i5-8259U CPU @ 2.30GHz
BenchmarkSwitch-8    1000000000          0.2868 ns/op
BenchmarkMap-8       70925238         16.91 ns/op
PASS
ok   test/map 2.153s

switch 版本比 map 版本快了近 60 倍。此外,要较真的话,map 版本还用了一个 map 数据结构,占用额外的空间。

性能差别这么大,其实通过汇编可以看到 map 版本调用了一个 runtime.mapaccess2 _ fast64(SB) 函数:

0x001d 00029 (main_test.go:22) MOVQ "".orderState(SB), AX
0x0024 00036 (main_test.go:22) LEAQ type.map[int]string(SB), CX
0x002b 00043 (main_test.go:22) MOVQ CX, (SP)
0x002f 00047 (main_test.go:22) MOVQ AX, 8(SP)
0x0034 00052 (main_test.go:22) MOVQ "".state+48(SP), AX
0x0039 00057 (main_test.go:22) MOVQ AX, 16(SP)
0x003e 00062 (main_test.go:22) PCDATA $1, $0
0x003e 00062 (main_test.go:22) NOP
0x0040 00064 (main_test.go:22) CALL runtime.mapaccess1_fast64(SB)
0x0045 00069 (main_test.go:22) MOVQ 24(SP), AX
0x004a 00074 (main_test.go:22) MOVQ (AX), CX
0x004d 00077 (main_test.go:22) MOVQ 8(AX), AX
0x0051 00081 (main_test.go:22) MOVQ CX, "".~r1+56(SP)
0x0056 00086 (main_test.go:22) MOVQ AX, "".~r1+64(SP)
0x005b 00091 (main_test.go:22) MOVQ 32(SP), BP
0x0060 00096 (main_test.go:22) ADDQ $40, SP
0x0064 00100 (main_test.go:22) RE

而 switch 版本只是普通的指令:

0x0000 00000 (main_test.go:28) MOVQ "".state+8(SP), AX
0x0005 00005 (main_test.go:28) CMPQ AX, $1
0x0009 00009 (main_test.go:28) JGT 66
0x000b 00011 (main_test.go:29) TESTQ AX, AX
0x000e 00014 (main_test.go:29) JNE 39
0x0010 00016 (main_test.go:29) MOVL $9, AX
0x0015 00021 (main_test.go:29) LEAQ go.string."未支付"(SB), CX
0x001c 00028 (main_test.go:39) MOVQ CX, "".~r1+16(SP)
0x0021 00033 (main_test.go:39) MOVQ AX, "".~r1+24(SP)
0x0026 00038 (main_test.go:39) RET
0x0027 00039 (main_test.go:28) CMPQ AX, $1
0x002b 00043 (main_test.go:31) JNE 59
0x002d 00045 (main_test.go:31) MOVL $9, AX
0x0032 00050 (main_test.go:31) LEAQ go.string."已支付"(SB), CX
0x0039 00057 (main_test.go:32) JMP 28
0x003b 00059 (main_test.go:32) XORL AX, AX
0x003d 00061 (main_test.go:32) XORL CX, CX
0x003f 00063 (main_test.go:32) NOP
0x0040 00064 (main_test.go:28) JMP 28
0x0042 00066 (main_test.go:33) CMPQ AX, $2
0x0046 00070 (main_test.go:33) JNE 86
0x0048 00072 (main_test.go:33) MOVL $9, AX
0x004d 00077 (main_test.go:33) LEAQ go.string."配送中"(SB), CX
0x0054 00084 (main_test.go:34) JMP 28
0x0056 00086 (main_test.go:35) CMPQ AX, $3
0x005a 00090 (main_test.go:35) JNE 59
0x005c 00092 (main_test.go:35) MOVL $9, AX
0x0061 00097 (main_test.go:35) LEAQ go.string."已完成"(SB), CX
0x0068 00104 (main_test.go:36) JMP 28

大人,有结果了吗?

似乎应该使用 switch,它性能好呀!这就需要在可读性和性能之间做一个权衡。看到一篇文章说,优化 Go 程序的性能就是浪费时间,通常更应该优化的是可读性。不管这个观点如何,但程序的可读性确实很重要。如果性能没那么关键,或提升对整个程序性能作用不大,我们通常应该先考虑可读性。

很显然这种场景,map 会是更好的选择。

其实在 Go 标准库中有类似这样的使用场景,比如 net/http 包中的 StatusText 函数,它根据状态码获得对应的说明;还有连接状态对应 ConnState 的说明:

var stateName = map[ConnState]string{
 StateNew:      "new",
 StateActive:   "active",
 StateIdle:     "idle",
 StateHijacked: "hijacked",
 StateClosed:   "closed",
}

func (c ConnState) String() string {
 return stateName[c]
}

特别是当需要映射的内容很多时,更应该使用的 map 方式,毕竟看到一大堆 case 会疯掉。

题外话:可能正是因为类似的需求很常见,而 switch 似乎太繁琐,于是 Rust 中没有 switch,而是提供了 match 表达式,Rust 代码如下:

enum State {
 Unpay,
 HadPay,
 Delivery,
 Finish,
}

fn OrderState(state: State) -> &'static str {
    match state {
        State::Unpay => "未支付",
        State::HadPay => "已支付",
        State::Delivery => "配送中",
        State::Finish => "已完成",
    }
}

fn main() {
    println!("{}", OrderState(State::Unpay));
}

PHP 在 8.0 也提供了 match 表达式,比如:

$orderState = match($state) {
  0 => '未支付',
  1 => '已支付',
  2 => '配送中',
  3 => '已完成',
}

match 表达式是不是很 map 的方式很像?!

总结一下:开发时,尽量优先考虑可读性,在必要时才进行性能优化,而且要保证优化确实是能带来较大收益的。

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