Golang 中 map 探究

最新推荐文章于 2024-09-22 01:30:21 发布

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分类专栏：面试学习路线阿里巴巴文章标签： golang 哈希算法开发语言 web app ide

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本文详细探讨了Golang中map的数据结构，包括底层的hmap结构、存取原理、扩容机制以及并发安全性。通过源码分析，解释了map无序性的原因，并强调了并发使用map时的注意事项，推荐使用sync.Map保证并发安全。

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简介

本文主要通过探究在golang 中map的数据结构及源码实现来学习和了解map的特性，共包含map的模型探究、存取、扩容等内容。欢迎大家共同讨论。

Map 的底层内存模型

在 golang 的源码中表示 map 的底层 struct 是 hmap，其是 hashmap 的缩写

type?hmap?struct?{

???//?map中存入元素的个数，?golang中调用len(map)的时候直接返回该字段
???count?????int
???//?状态标记位，通过与定义的枚举值进行&操作可以判断当前是否处于这种状态
???flags?????uint8
???B?????????uint8??//?2^B?表示bucket的数量，?B?表示取hash后多少位来做bucket的分组
???noverflow?uint16?//?overflow?bucket?的数量的近似数
???hash0?????uint32?//?hash?seed?（hash?种子）?一般是一个素数

???buckets????unsafe.Pointer?//?共有2^B个?bucket?，但是如果没有元素存入，这个字段可能为nil
???oldbuckets?unsafe.Pointer?//?在扩容期间，将旧的bucket数组放在这里，?新buckets会是这个的两倍大
???nevacuate??uintptr????????//?表示已经完成扩容迁移的bucket的指针，?地址小于当前指针的bucket已经迁移完成

???extra?*mapextra?//?optional?fields
}

B 是 buckets 数组的长度的对数，即 bucket 数组的长度是 2^B。bucket 的本质上是一个指针，指向了一片内存空间，其指向的 struct 如下所示：

//?A?bucket?for?a?Go?map.
type?bmap?struct?{
???tophash?[bucketCnt]uint8
}

但这只是表面(src/runtime/hashmap.go)的结构，编译期间会给它加料，动态地创建一个新的结构：

type?bmap?struct?{
????topbits??[8]uint8
????keys?????[8]keytype
????values???[8]valuetype
????pad??????uintptr????????//?内存对齐使用，可能不需要
????overflow?uintptr????????//?当bucket?的8个key?存满了之后
}

bmap 就是我们常说的“桶”的底层数据结构，一个桶中可以存放最多 8 个 key/value, map 使用 hash 函数得到 hash 值决定分配到哪个桶，然后又会根据 hash 值的高 8 位来寻找放在桶的哪个位置具体的 map 的组成结构如下图所示：