如何理解 Go 1.18 之后切片的扩容机制

在 Go 语言中，切片（Slice）是使用最频繁的数据结构之一。当切片容量不足时，调用 append 函数会触发底层数组的扩容。Go 1.18 版本对扩容算法进行了重构，放弃了以往简单的 1024 临界点策略。

1. Go 1.18 之前的逻辑

在旧版本中，扩容遵循以下规则：
– 若当前容量小于 1024，则直接翻倍（2x）。
– 若当前容量大于等于 1024，则每次增加 25%（1.25x）。

这种算法的问题在于不连续性：在容量从 1023 变为 2046 时，增长率是 100%；而从 1024 变为 1280 时，增长率瞬间降至 25%。这种突跳不利于内存使用的平稳预估。

2. Go 1.18 之后的平滑策略

从 Go 1.18 开始，为了使扩容过程更加平滑，Go 引入了新的逻辑：
– 临界值（threshold）从 1024 降为 256。
– 当旧容量 < 256 时，依然保持翻倍（2x）增长。
– 当旧容量 >= 256 时，新容量计算公式调整为：newcap += (newcap + 3 * 256) / 4。

这个公式确保了增长因子是从 2.0 逐渐平滑下降到 1.25 的。例如，当容量刚过 256 时，增长率约为 1.75；随着容量趋于无穷大，增长率最终收敛于 1.25。

3. 代码验证

你可以运行以下代码观察扩容过程中的容量变化趋势：

package main

import "fmt"

func main() {
    s := make([]int, 0)
    oldCap := cap(s)
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        s = append(s, i)
        if newCap := cap(s); newCap != oldCap {
            growth := 0.0
            if oldCap != 0 {
                growth = float64(newCap) / float64(oldCap)
            }
            fmt.Printf("len: %d, oldCap: %4d, newCap: %4d, growth: %.2f\
", len(s), oldCap, newCap, growth)
            oldCap = newCap
        }
    }
}

4. 内存对齐（Round Up）

实际运行代码时，你会发现 newCap 并不总是严格等于公式计算出的数值。这是因为 Go 运行时在确定了初步容量后，还会进行 内存对齐。它会根据申请的字节数匹配到最合适的内存管理单元（mspan）规格，最终分配的容量通常会比计算值略大，从而减少内部碎片并提高性能。

总结

Go 1.18 的这一改动主要是为了让内存分配更加线性可控。虽然底层算法变了，但最佳实践依然没变：在初始化切片时，如果已知所需容量，应尽量使用 **make([]T, len, cap) 预分配内存**，以避免多次扩容带来的性能损耗。