Go如何安全地從數組中創建獨立切片，也就是 "切片隔離"
作者：磊豐
在 Go 語言中，切片（slice）是對數組的引用類型，這意味著切片和底層數組共享相同的內存空間。這可能會導致一些不安全的場景，尤其當我們從數組中創建切片并修改切片的內容時，原數組也會受到影響。
在 Go 語言中，切片（slice）是對數組的引用類型，這意味著切片和底層數組共享相同的內存空間。
這可能會導致一些不安全的場景，尤其當我們從數組中創建切片并修改切片的內容時，原數組也會受到影響。
如果需要確保切片是“獨立的”，即切片的修改不會影響原數組或其他切片，應該采用某些方法來實現“切片隔離”。
問題背景
切片和數組共享內存，這是 Go 中常見的設計。以下代碼說明了這一點：
package main
import "fmt"
func main() {
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
slice := arr[1:4] // 創建切片
slice[0] = 100 // 修改切片的第一個元素
fmt.Println("Array:", arr) // 原數組也發生了變化
fmt.Println("Slice:", slice)
}輸出：
Array: [1 100 3 4 5]
Slice: [100 3 4]可以看到，修改切片后，原數組中的數據也被修改了。這是因為切片和數組共享底層存儲。
如何安全地創建獨立切片？
要安全地創建獨立切片，使其修改不會影響原數組，我們可以采用以下幾種方式：
1. 使用 copy 函數復制數據
copy 函數可以用于將一個數組或切片的數據復制到一個新的切片中，從而避免共享同一個底層數組。通過這種方式，兩個切片不會共享內存，修改其中一個切片不會影響另一個切片。
示例代碼：
package main
import "fmt"
func main() {
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
slice := arr[1:4] // 從數組創建切片
// 使用 copy 函數創建新的切片并復制數據
isolatedSlice := make([]int, len(slice))
copy(isolatedSlice, slice)
isolatedSlice[0] = 100 // 修改新的切片，不影響原數組
fmt.Println("Array:", arr) // 原數組未改變
fmt.Println("Original Slice:", slice) // 原切片未改變
fmt.Println("Isolated Slice:", isolatedSlice) // 新切片已經改變
}輸出：
Array: [1 2 3 4 5]
Original Slice: [2 3 4]
Isolated Slice: [100 3 4]通過 copy，我們創建了一個新的獨立切片 isolatedSlice，修改該切片不會影響原數組或原切片。
解釋：
- make([]int, len(slice))：使用 make 函數創建一個新的切片，長度與原切片相同。
- copy(isolatedSlice, slice)：使用 copy 函數將原切片的數據復制到新的切片中。
2. 使用 append 函數擴展容量
在某些場景下，使用 append 創建新的切片時，由于超過了原始切片的容量，Go 語言會分配新的內存來存儲擴展后的切片，這也可以用來實現切片隔離。
示例代碼：
package main
import "fmt"
func main() {
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
slice := arr[1:4] // 從數組創建切片
// 使用 append 擴展切片以創建新的內存分配
isolatedSlice := append([]int(nil), slice...)
isolatedSlice[0] = 100 // 修改新的切片，不影響原數組
fmt.Println("Array:", arr) // 原數組未改變
fmt.Println("Original Slice:", slice) // 原切片未改變
fmt.Println("Isolated Slice:", isolatedSlice) // 新切片已經改變
}輸出：
Array: [1 2 3 4 5]
Original Slice: [2 3 4]
Isolated Slice: [100 3 4]解釋：
- append([]int(nil), slice...)：通過 append 函數將原切片復制到新的切片中。由于我們傳遞了一個空切片（[]int(nil)），append 會創建一個新的切片并復制原數據。
- append 的返回值是新的切片，它與原切片不共享底層數組，成為獨立的切片。
3. 手動復制數據
如果不想使用 copy 或 append，也可以手動創建一個新的切片，并逐個復制數據。
示例代碼：
package main
import "fmt"
func main() {
arr := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
slice := arr[1:4] // 從數組創建切片
// 手動創建新切片并復制數據
isolatedSlice := make([]int, len(slice))
for i := range slice {
isolatedSlice[i] = slice[i]
}
isolatedSlice[0] = 100 // 修改新的切片，不影響原數組
fmt.Println("Array:", arr) // 原數組未改變
fmt.Println("Original Slice:", slice) // 原切片未改變
fmt.Println("Isolated Slice:", isolatedSlice) // 新切片已經改變
}解釋：
- 使用 make 創建新的切片，并手動遍歷原切片的每個元素，將它們復制到新切片中。
- 這樣生成的切片與原切片或數組完全獨立，修改不會互相影響。
總結
切片隔離的方式：
- 使用 copy 函數：最常用的方式，將原切片的數據復制到一個新切片中。
- 使用 append 函數：通過 append 創建一個新的切片實例，可以實現內存隔離。
- 手動復制：手動將原切片的數據復制到新切片中。
何時需要切片隔離？
切片隔離主要用于以下場景：
- 當需要確保修改切片時不影響原始數組或其他切片。
- 當并發場景下多個協程可能會訪問同一個切片，且需要避免數據競爭和沖突。
通過上述方法，Go 程序員可以在需要的場景下創建獨立的切片，避免切片和數組共享底層存儲導致的潛在問題。
責任編輯：武曉燕
來源：
Go語言圈
