Go 高效截取字符串的一些思考
最近我在GoForum中发现了Stringsizeof20character的问题，“hollowaykeanho”给出了相关的答案，而我从中发现了截取字符串的方案并非最理想的方法，因此做了一系列实验并获得高效截取字符串的方法，这篇文章将逐步讲解我实践的过程。
字节切片截取
这正是“hollowaykeanho”给出的第一个方案，我想也是很多人想到的第一个方案，利用go的内置切片语法截取字符串：
s:="abcdef" fmt.Println(s[1:4])
我们很快就了解到这是按字节截取，在处理ASCII单字节字符串截取，没有什么比这更完美的方案了，中文往往占多个字节，在utf8编码中是3个字节，如下程序我们将获得乱码数据：
s:="Go语言" fmt.Println(s[1:4])
杀手锏-类型转换[]rune
“hollowaykeanho”给出的第二个方案就是将字符串转换为[]rune，然后按切片语法截取，再把结果转成字符串。
s:="Go语言" rs:=[]rune(s) fmt.Println(strings(rs[1:4]))
首先我们得到了正确的结果，这是最大的进步。不过我对类型转换一直比较谨慎，我担心它的性能问题，因此我尝试在搜索引擎和各大论坛查找答案，但是我得到最多的还是这个方案，似乎这已经是唯一的解。
我尝试写个性能测试评测它的性能：
packagebenchmark
import(
"testing"
)
varbenchmarkSubString="Go语言是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。为了方便搜索和识别，有时会将其称为Golang。"
varbenchmarkSubStringLength=20
funcSubStrRunes(sstring,lengthint)string{
ifutf8.RuneCountInString(s)>length{
rs:=[]rune(s)
returnstring(rs[:length])
}
returns
}
funcBenchmarkSubStrRunes(b*testing.B){
fori:=0;i
我得到了让我有些吃惊的结果：
goos:darwin
goarch:amd64
pkg:github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark
BenchmarkSubStrRunes-88722531363ns/op336B/op2allocs/op
PASS
okgithub.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark2.120s
对69个的字符串截取前20个字符需要大概1.3微秒，这极大的超出了我的心里预期，我发现因为类型转换带来了内存分配，这产生了一个新的字符串，并且类型转换需要大量的计算。
救命稻草-utf8.DecodeRuneInString
我想改善类型转换带来的额外运算和内存分配，我仔细的梳理了一遍strings包，发现并没有相关的工具，这时我想到了utf8包，它提供了多字节计算相关的工具，实话说我对它并不熟悉，或者说没有主动（直接）使用过它，我查看了它所有的文档发现utf8.DecodeRuneInString函数可以转换单个字符，并给出字符占用字节的数量，我尝试了如此下的实验：
packagebenchmark
import(
"testing"
"unicode/utf8"
)
varbenchmarkSubString="Go语言是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。为了方便搜索和识别，有时会将其称为Golang。"
varbenchmarkSubStringLength=20
funcSubStrDecodeRuneInString(sstring,lengthint)string{
varsize,nint
fori:=0;i
运行它之后我得到了令我惊喜的结果：
goos:darwin
goarch:amd64
pkg:github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark
BenchmarkSubStrDecodeRuneInString-810774401105ns/op0B/op0allocs/op
PASS
okgithub.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark1.250s
较[]rune类型转换效率提升了13倍，消除了内存分配，它的确令人激动和兴奋，我迫不及待的回复了“hollowaykeanho”告诉他我发现了一个更好的方法，并提供了相关的性能测试。
我有些小激动，兴奋的浏览着论坛里各种有趣的问题，在查看一个问题的帮助时(忘记是哪个问题了-_-||)，我惊奇的发现了另一个思路。
良药不一定苦-range字符串迭代
许多人似乎遗忘了range是按字符迭代的，并非字节。使用range迭代字符串时返回字符起始索引和对应的字符，我立刻尝试利用这个特性编写了如下用例：
packagebenchmark
import(
"testing"
)
varbenchmarkSubString="Go语言是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。为了方便搜索和识别，有时会将其称为Golang。"
varbenchmarkSubStringLength=20
funcSubStrRange(sstring,lengthint)string{
varn,iint
fori=ranges{
ifn==length{
break
}
n++
}
returns[:i]
}
funcBenchmarkSubStrRange(b*testing.B){
fori:=0;i
我尝试运行它，这似乎有着无穷的魔力，结果并没有令我失望。
goos:darwin
goarch:amd64
pkg:github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark
BenchmarkSubStrRange-81235499191.3ns/op0B/op0allocs/op
PASS
okgithub.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark1.233s
它仅仅提升了13%，但它足够的简单和易于理解，这似乎就是我苦苦寻找的那味良药。
如果你以为这就结束了，不、这对我来只是探索的开始。
终极时刻-自己造轮子
喝了range那碗甜的腻人的良药，我似乎冷静下来了，我需要造一个轮子，它需要更易用，更高效。
于是乎我仔细观察了两个优化方案，它们似乎都是为了查找截取指定长度字符的索引位置，如果我可以提供一个这样的方法，是否就可以提供用户一个简单的截取实现s[:strIndex(20)]，这个想法萌芽之后我就无法再度摆脱，我苦苦思索两天来如何来提供易于使用的接口。
之后我创造了exutf8.RuneIndexInString和exutf8.RuneIndex方法，分别用来计算字符串和字节切片中指定字符数量结束的索引位置。
我用exutf8.RuneIndexInString实现了一个字符串截取测试：
packagebenchmark
import(
"testing"
"unicode/utf8"
"github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8"
)
varbenchmarkSubString="Go语言是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。为了方便搜索和识别，有时会将其称为Golang。"
varbenchmarkSubStringLength=20
funcSubStrRuneIndexInString(sstring,lengthint)string{
n,_:=exutf8.RuneIndexInString(s,length)
returns[:n]
}
funcBenchmarkSubStrRuneIndexInString(b*testing.B){
fori:=0;i
尝试运行它，我对结果感到十分欣慰：
goos:darwin
goarch:amd64
pkg:github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark
BenchmarkSubStrRuneIndexInString-81354684982.4ns/op0B/op0allocs/op
PASS
okgithub.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark1.213s
性能较range提升了10%，让我很欣慰可以再次获得新的提升，这证明它是有效的。
它足够的高效，但是却不够易用，我截取字符串需要两行代码，如果我想截取10~20之间的字符就需要4行代码，这并不是用户易于使用的接口，我参考了其它语言的sub_string方法，我想我应该也设计一个这个样的接口给用户。
exutf8.RuneSubString和exutf8.RuneSub是我认真思索后编写的方法：
funcRuneSubString(sstring,start,lengthint)string
它有三个参数：
- s:输入的字符串
- start:开始截取的位置，如果start是非负数，返回的字符串将从string的start位置开始，从0开始计算。例如，在字符串“abcdef”中，在位置0的字符是“a”，位置2的字符串是“c”等等。如果start是负数，返回的字符串将从string结尾处向前数第start个字符开始。如果string的长度小于start，将返回空字符串。
- length：截取的长度，如果提供了正数的length，返回的字符串将从start处开始最多包括length个字符（取决于string的长度）。如果提供了负数的length，那么string末尾处的length个字符将会被省略（若start是负数则从字符串尾部算起）。如果start不在这段文本中，那么将返回空字符串。如果提供了值为0的length，返回的子字符串将从start位置开始直到字符串结尾。
我为他们提供了别名，根据使用习惯大家更倾向去strings包寻找这类问题的解决方法，我创建了exstrings.SubString和exbytes.Sub作为更易检索到的别名方法。
最后我需要再做一个性能测试，确保它的性能：
packagebenchmark
import(
"testing"
"github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8"
)
varbenchmarkSubString="Go语言是Google开发的一种静态强类型、编译型、并发型，并具有垃圾回收功能的编程语言。为了方便搜索和识别，有时会将其称为Golang。"
varbenchmarkSubStringLength=20
funcSubStrRuneSubString(sstring,lengthint)string{
returnexutf8.RuneSubString(s,0,length)
}
funcBenchmarkSubStrRuneSubString(b*testing.B){
fori:=0;i
运行它，不会让我失望：
goos:darwin
goarch:amd64
pkg:github.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark
BenchmarkSubStrRuneSubString-81330908283.9ns/op0B/op0allocs/op
PASS
okgithub.com/thinkeridea/go-extend/exunicode/exutf8/benchmark1.215s
虽然相较exutf8.RuneIndexInString有所下降，但它提供了易于交互和使用的接口，我认为这应该是最实用的方案，如果你追求极致仍然可以使用exutf8.RuneIndexInString，它依然是最快的方案。
总结
当看到有疑问的代码，即使它十分的简单，依然值得深究，并不停的探索它，这并不枯燥和乏味，反而会有极多收获。
从起初[]rune类型转换到最后自己造轮子，不仅得到了16倍的性能提升，我还学习了utf8包、加深了range遍历字符串的特性以及为go-extend仓库收录了多个实用高效的解决方案，让更多go-extend的用户得到成果。
go-extend是一个收录实用、高效方法的仓库，读者们如果好的函数和通用高效的解决方案，期待你们不吝啬给我发送Pullrequest，你也可以使用这个仓库加快功能实现及提升性能。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。
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