goland map底层原理

map 是Go语言中基础的数据结构，在日常的使用中经常被用到。但是它底层是如何实现的呢？

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总体来说golang的map是hashmap，是使用数组+链表的形式实现的，使用拉链法消除hash冲突。

golang的map由两种重要的结构，hmap和bmap(下文中都有解释)，主要就是hmap中包含一个指向bmap数组的指针，key经过hash函数之后得到一个数，这个数低位用于选择bmap(当作bmap数组指针的下表)，高位用于放在bmap的[8]uint8数组中，用于快速试错。然后一个bmap可以指向下一个bmap(拉链)。

Golang中map的底层实现是一个散列表，因此实现map的过程实际上就是实现散表的过程。在这个散列表中，主要出现的结构体有两个，一个叫 hmap (a header for a go map)，一个叫 bmap (a bucket for a Go map，通常叫其bucket)。这两种结构的样子分别如下所示：

hmap :

图中有很多字段，但是便于理解map的架构，你只需要关心的只有一个，就是标红的字段： buckets数组 。Golang的map中用于存储的结构是bucket数组。而bucket(即bmap)的结构是怎样的呢？

bucket ：

相比于hmap，bucket的结构显得简单一些，标红的字段依然是“核心”，我们使用的map中的key和value就存储在这里。“高位哈希值”数组记录的是当前bucket中key相关的“索引”，稍后会详细叙述。还有一个字段是一个指向扩容后的bucket的指针，使得bucket会形成一个链表结构。例如下图：

由此看出hmap和bucket的关系是这样的：

而bucket又是一个链表，所以，整体的结构应该是这样的：

哈希表的特点是会有一个哈希函数，对你传来的key进行哈希运算，得到唯一的值，一般情况下都是一个数值。Golang的map中也有这么一个哈希函数，也会算出唯一的值，对于这个值的使用，Golang也是很有意思。

Golang把求得的值按照用途一分为二：高位和低位。

如图所示，蓝色为高位，红色为低位。 然后低位用于寻找当前key属于hmap中的哪个bucket，而高位用于寻找bucket中的哪个key。上文中提到：bucket中有个属性字段是“高位哈希值”数组，这里存的就是蓝色的高位值，用来声明当前bucket中有哪些“key”，便于搜索查找。 需要特别指出的一点是：我们map中的key/value值都是存到同一个数组中的。数组中的顺序是这样的:

并不是key0/value0/key1/value1的形式，这样做的好处是：在key和value的长度不同的时候，可 以消除padding(内存对齐)带来的空间浪费 。

现在，我们可以得到Go语言map的整个的结构图了：(hash结果的低位用于选择把KV放在bmap数组中的哪一个bmap中，高位用于key的快速预览，用于快速试错)

map的扩容

当以上的哈希表增长的时候，Go语言会将bucket数组的数量扩充一倍，产生一个新的bucket数组，并将旧数组的数据迁移至新数组。

加载因子

判断扩充的条件，就是哈希表中的加载因子(即loadFactor)。

加载因子是一个阈值，一般表示为：散列包含的元素数 除以 位置总数。是一种“产生冲突机会”和“空间使用”的平衡与折中：加载因子越小，说明空间空置率高，空间使用率小，但是加载因子越大，说明空间利用率上去了，但是“产生冲突机会”高了。

每种哈希表的都会有一个加载因子，数值超过加载因子就会为哈希表扩容。

Golang的map的加载因子的公式是：map长度 / 2^B(这是代表bmap数组的长度，B是取的低位的位数)阈值是6.5。其中B可以理解为已扩容的次数。

当Go的map长度增长到大于加载因子所需的map长度时，Go语言就会将产生一个新的bucket数组，然后把旧的bucket数组移到一个属性字段oldbucket中。注意：并不是立刻把旧的数组中的元素转义到新的bucket当中，而是，只有当访问到具体的某个bucket的时候，会把bucket中的数据转移到新的bucket中。

如下图所示：当扩容的时候，Go的map结构体中，会保存旧的数据，和新生成的数组

上面部分代表旧的有数据的bucket，下面部分代表新生成的新的bucket。蓝色代表存有数据的bucket，橘黄色代表空的bucket。

扩容时map并不会立即把新数据做迁移，而是当访问原来旧bucket的数据的时候，才把旧数据做迁移，如下图：

注意：这里并不会直接删除旧的bucket，而是把原来的引用去掉，利用GC清除内存。

map中数据的删除

如果理解了map的整体结构，那么查找、更新、删除的基本步骤应该都很清楚了。这里不再赘述。

值得注意的是，找到了map中的数据之后，针对key和value分别做如下操作：

1

2

3

4

1、如果``key``是一个指针类型的，则直接将其置为空，等待GC清除；

2、如果是值类型的，则清除相关内存。

3、同理，对``value``做相同的操作。

4、最后把key对应的高位值对应的数组index置为空。

Go语言和其他语言的不同之基本语法

Go语言作为出现比较晚的一门编程语言，在其原生支持高并发、云原生等领域的优秀表现，像目前比较流行的容器编排技术Kubernetes、容器技术Docker都是用Go语言写的，像Java等其他面向对象的语言，虽然也能做云原生相关的开发，但是支持的程度远没有Go语言高，凭借其语言特性和简单的编程方式，弥补了其他编程语言一定程度上的不足，一度成为一个热门的编程语言。

最近在学习Go语言，我之前使用过C#、Java等面向对象编程的语言，发现其中有很多的编程方式和其他语言有区别的地方，好记性不如烂笔头，总结一下，和其他语言做个对比。这里只总结差异的地方，具体的语法不做详细的介绍。

种一棵树最好的时间是十年前，其次是现在。

3)变量初始化时候可以和其他语言一样直接在变量后面加等号，等号后面为要初始化的值，也可以使用变量名：=变量值的简单方式

3）变量赋值 Go语言的变量赋值和多数语言一致，但是Go语言提供了多重赋值的功能，比如下面这个交换i、j变量的语句：

在不支持多重赋值的语言中，交换两个变量的值需要引入一个中间变量：

4)匿名变量

在使用其他语言时，有时候要获取一个值，却因为该函数返回多个值而不得不定义很多没有的变量，Go语言可以借助多重返回值和匿名变量来避免这种写法，使代码看起来更优雅。

假如GetName()函数返回3个值，分别是firstName,lastName和nickName

若指向获得nickName，则函数调用可以这样写

这种写法可以让代码更清晰，从而大幅降低沟通的复杂度和维护的难度。

1）基本常量

常量使用关键字const 定义，可以限定常量类型，但不是必须的，如果没有定义常量的类型，是无类型常量

2）预定义常量

Go语言预定义了这些常量 true、false和iota

iota比较特殊，可以被任务是一个可被编译器修改的常量，在每个const关键字出现时被重置为0，然后在下一个const出现之前每出现一个iota，其所代表的数字会自动加1.

3)枚举

1）int 和int32在Go语言中被认为是两种不同类型的类型

2）Go语言定义了两个浮点型float32和float64，其中前者等价于C语言的float类型，后者等价于C语言的double类型

3）go语言支持复数类型

复数实际上是由两个实数（在计算机中使用浮点数表示）构成，一个表示实部（real）、一个表示虚部（imag）。也就是数学上的那个复数

复数的表示

实部与虚部

对于一个复数z=complex(x,y),就可以通过Go语言内置函数real(z)获得该复数的实部，也就是x，通过imag(z)获得该复数的虚部，也就是y

4）数组(值类型，长度在定义后无法再次修改，每次传递都将产生一个副本。)

5）数组切片（slice）

数组切片（slice）弥补了数组的不足，其数据结构可以抽象为以下三个变量：

6）Map 在go语言中Map不需要引入任何库，使用很方便

Go循环语句只支持for关键字，不支持while和do-while

goto语句的语义非常简单，就是跳转到本函数内的某个标签

今天就介绍到这里，以后我会在总结Go语言在其他方面比如并发编程、面向对象、网络编程等方面的不同及使用方法。希望对大家有所帮助。

Go语言——sync.Map详解

sync.Map是1.9才推荐的并发安全的map，除了互斥量以外，还运用了原子操作，所以在这之前，有必要了解下 Go语言——原子操作

go1.10\src\sync\map.go

entry分为三种情况：

从read中读取key，如果key存在就tryStore。

注意这里开始需要加锁，因为需要操作dirty。

条目在read中，首先取消标记，然后将条目保存到dirty里。（因为标记的数据不在dirty里）

最后原子保存value到条目里面，这里注意read和dirty都有条目。

总结一下Store：

这里可以看到dirty保存了数据的修改，除非可以直接原子更新read，继续保持read clean。

有了之前的经验，可以猜测下load流程：

与猜测的 区别 ：

由于数据保存两份，所以删除考虑：

先看第二种情况。加锁直接删除dirty数据。思考下貌似没什么问题，本身就是脏数据。

第一种和第三种情况唯一的区别就是条目是否被标记。标记代表删除，所以直接返回。否则CAS操作置为nil。这里总感觉少点什么，因为条目其实还是存在的，虽然指针nil。

看了一圈貌似没找到标记的逻辑，因为删除只是将他变成nil。

之前以为这个逻辑就是简单的将为标记的条目拷贝给dirty，现在看来大有文章。

p == nil，说明条目已经被delete了，CAS将他置为标记删除。然后这个条目就不会保存在dirty里面。

这里其实就跟miss逻辑串起来了，因为miss达到阈值之后，dirty会全量变成read，也就是说标记删除在这一步最终删除。这个还是很巧妙的。

真正的删除逻辑：

很绕。。。。