perf: 用类型布局缓存 + 指针偏移寻址重写热路径

将实验目录 experiment/fastx 的实现合入主实现,替换原来逐次反射的做法。

实现方式:
- 类型布局缓存: 首次遇到某类型时把字段偏移量构建成描述符存入全局缓存,
  字段查找从按名线性比较变成 O(1) map 查表 (rfx_typedesc.go)
- 指针偏移寻址: 取字段时用 基址+偏移量 直接算地址, 不再构造中间 reflect.Value
  (unsafeptr.go, 全部 unsafe 代码集中在这一个文件)
- 零分配路径解析: 路径按需切片遍历, 不再为每次 Get 分配临时切片 (path.go)
- 标量直读: String/Int/Bool/Float64 在类型匹配时直接按机器类型读内存,
  绕开 interface 装箱和 cast 转换

语义复杂、调用频次低的操作(复合类型赋值、Append、Delete、容器转换)仍走原
reflect 实现, 保留为冷路径 refx (rfx_reflect.go), 避免重写引入行为偏差。

新增包级泛型函数 Get[T](r, path...), 按路径直接取出目标类型, 零内存分配。
语义与 r.Get(path...).Xxx() 严格等价, 不改动任何现有接口。

性能对比(同进程同数据, -benchmem -count=6 中位数):
- Get 嵌套 + String   150.6ns/7allocs -> 50.7ns/2allocs   2.97x
- Get 4 层深路径      234.1ns/10allocs -> 68.9ns/2allocs  3.40x
- Set 单层            65.8ns/2allocs  -> 18.1ns/0allocs   3.64x
- Set 嵌套           122.1ns/3allocs  -> 35.5ns/0allocs   3.44x
- Exists             127.4ns/5allocs  -> 37.2ns/1alloc    3.42x
- 访问器 String        15.0ns/1alloc   -> 1.3ns/0allocs   11.8x
- Get[string] 泛型直取                 -> 29.9ns/0allocs   5.04x
两处不快: map 键访问 1.25x(map 无稳定布局, 仍走 reflect);
New 构造 0.67x(多一次描述符缓存查找, 一次性成本)。

内存安全: 未导出字段在读和写两处显式拦截 —— reflect.NewAt 构造的 Value
不带只读标记, 语言层面的导出规则保护在 unsafe 路径上失效, 必须自己拦。
不变式与评审要点见 unsafeptr.go 顶部注释。

测试: 新增 703 个用例全部通过, 含 go test -race。
其中接口契约逐方法对拍(含 panic 错误信息逐字比对)、标量转换全矩阵对拍、
[]any 内嵌 R、循环引用等边角场景, 均以保留下来的 refx 作为参照实现做差分验证。
合并过程中据此发现并修复 11 处行为偏差。
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2026-08-28 16:37:04 +08:00
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commit 5c9f8bd6e7
16 changed files with 4360 additions and 851 deletions
+294
View File
@@ -0,0 +1,294 @@
package reflux
// 新实现(rfx: 类型布局缓存 + unsafe 指针运算)与老实现(refx: 逐次 reflect)的对比。
//
// 两者在同一个包、同一次进程里跑, 用完全相同的数据结构和路径, 结果可直接比较。
// newLegacy 构造的就是合并前的实现, 见 rfx_contract_test.go。
import "testing"
type benchAddress struct {
City string
Street string
ZipCode int
}
type benchPerson struct {
Name string
Age int
Email string
Address benchAddress
Tags []string
Meta map[string]string
}
func newBenchPerson() *benchPerson {
return &benchPerson{
Name: "Benchmark",
Age: 30,
Address: benchAddress{City: "TestCity", ZipCode: 100000},
Tags: []string{"a", "b", "c"},
Meta: map[string]string{"k": "v"},
}
}
type benchDeep4 struct{ B benchDeep3 }
type benchDeep3 struct{ C benchDeep2 }
type benchDeep2 struct{ D benchDeep1 }
type benchDeep1 struct{ Leaf string }
var (
benchStr string
benchInt int
benchR R
benchBool bool
)
// ---------------------------------------------------------------------------
// 参照基准线: 纯 Go 字段访问
// ---------------------------------------------------------------------------
func BenchmarkPlainGoGet(b *testing.B) {
p := newBenchPerson()
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = p.Address.City
}
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// Get: 嵌套字段
// ---------------------------------------------------------------------------
func BenchmarkGetLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Address", "City").String()
}
}
func BenchmarkGetNew(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Address", "City").String()
}
}
func BenchmarkGetGeneric(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = Get[string](r, "Address", "City")
}
}
// 点号路径
func BenchmarkGetDottedLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Address.City").String()
}
}
func BenchmarkGetDottedNew(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Address.City").String()
}
}
// 4 层深路径
func BenchmarkGetDeepLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(&benchDeep4{B: benchDeep3{C: benchDeep2{D: benchDeep1{Leaf: "deep"}}}})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("B", "C", "D", "Leaf").String()
}
}
func BenchmarkGetDeepNew(b *testing.B) {
r := New(&benchDeep4{B: benchDeep3{C: benchDeep2{D: benchDeep1{Leaf: "deep"}}}})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("B", "C", "D", "Leaf").String()
}
}
func BenchmarkGetDeepGeneric(b *testing.B) {
r := New(&benchDeep4{B: benchDeep3{C: benchDeep2{D: benchDeep1{Leaf: "deep"}}}})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = Get[string](r, "B", "C", "D", "Leaf")
}
}
// slice 下标
func BenchmarkGetSliceIndexLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Tags", "1").String()
}
}
func BenchmarkGetSliceIndexNew(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Tags", "1").String()
}
}
// map 键
func BenchmarkGetMapKeyLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Meta", "k").String()
}
}
func BenchmarkGetMapKeyNew(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = r.Get("Meta", "k").String()
}
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// Set
// ---------------------------------------------------------------------------
func BenchmarkSetLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(&benchPerson{})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
r.Set("Name", "TestName")
}
}
func BenchmarkSetNew(b *testing.B) {
r := New(&benchPerson{})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
r.Set("Name", "TestName")
}
}
func BenchmarkSetNestedLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(&benchPerson{})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
r.Set("Address.City", "TestCity")
}
}
func BenchmarkSetNestedNew(b *testing.B) {
r := New(&benchPerson{})
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
r.Set("Address.City", "TestCity")
}
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// 访问器: 纯类型转换开销(循环外先取到目标值)
// ---------------------------------------------------------------------------
func BenchmarkAccessorStringLegacy(b *testing.B) {
v := newLegacy(newBenchPerson()).Get("Address.City")
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = v.String()
}
}
func BenchmarkAccessorStringNew(b *testing.B) {
v := New(newBenchPerson()).Get("Address.City")
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchStr = v.String()
}
}
func BenchmarkAccessorIntLegacy(b *testing.B) {
v := newLegacy(newBenchPerson()).Get("Age")
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchInt = v.Int()
}
}
func BenchmarkAccessorIntNew(b *testing.B) {
v := New(newBenchPerson()).Get("Age")
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchInt = v.Int()
}
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// 其它 API
// ---------------------------------------------------------------------------
func BenchmarkExistsLegacy(b *testing.B) {
r := newLegacy(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchBool = r.Exists("Address", "City")
}
}
func BenchmarkExistsNew(b *testing.B) {
r := New(newBenchPerson())
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchBool = r.Exists("Address", "City")
}
}
func BenchmarkNewPtrLegacy(b *testing.B) {
p := newBenchPerson()
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchR = newLegacy(p)
}
}
func BenchmarkNewPtrNew(b *testing.B) {
p := newBenchPerson()
b.ReportAllocs()
b.ResetTimer()
for i := 0; i < b.N; i++ {
benchR = New(p)
}
}