1.Golang核心概念【map】使用方法超详细总结
2.golang map 源码解读(8问)
3.浅谈Golang两种线程安全的源码map
4.golang之map详解 - 基础数据结构
5.Go语言学习(2)--map的底层原理
6.彻底理解Golang Map
Golang核心概念【map】使用方法超详细总结
深入解析Golang中的map,从基础概念到实际应用,源码全面总结map的源码使用方法。以下内容结构化为多个段落,源码详细阐述了map的源码各个方面:
定义:Golang中的map是一种无序的键值对集合,键和值的源码宝塔利用源码建站类型可以独立选择,零值为nil,源码表示空map。源码
创建与初始化:通过内置make函数或map字面量创建map,源码示例展示了创建键值类型为string和int的源码map。
访问元素:使用键访问map中的源码元素,若键不存在,源码返回值类型的源码零值,通过两个值的源码形式区分零值和不存在的键。
插入与修改:直接通过键值对插入或修改元素,源码操作简便快捷。
删除元素:使用delete函数从map中删除元素,确保数据结构的动态调整。
遍历:通过for循环结合range遍历map,注意遍历顺序随机,每次可能不同。
并发处理:为安全地在多个goroutine中使用map,推荐使用sync.Map,提供并发安全的方法。
性能考量:map的性能依赖于键的比较速度和哈希函数效率,Golang实现高效,但耗时操作可能影响性能。
局限性:map的键需可比较,不能使用切片、map或函数作为键,且非并发安全,需同步处理。
实际应用:map广泛用于计数器、缓存、配置存储等场景,示例展示如何用map计算字符串中字符出现次数。
最佳实践:遵循一些使用map的最佳实践,以优化代码质量和性能。
相关资源推荐:总结了理解和运用Golang中的商业房产源码map所需的基本功,提供了进一步学习和深入实践的资源。
golang map 源码解读(8问)
map底层数据结构为hmap,包含以下几个关键部分:
1. buckets - 指向桶数组的指针,存储键值对。
2. count - 记录key的数量。
3. B - 桶的数量的对数值,用于计算增量扩容。
4. noverflow - 溢出桶的数量,用于等量扩容。
5. hash0 - hash随机值,增加hash值的随机性,减少碰撞。
6. oldbuckets - 扩容过程中的旧桶指针,判断桶是否在扩容中。
7. nevacuate - 扩容进度值,小于此值的已经完成扩容。
8. flags - 标记位,用于迭代或写操作时检测并发场景。
每个桶数据结构bmap包含8个key和8个value,以及8个tophash值,用于第一次比对。
overflow指向下一个桶,桶与桶形成链表存储key-value。
结构示意图在此。
map的初始化分为3种,具体调用的函数根据map的初始长度确定:
1. makemap_small - 当长度不大于8时,只创建hmap,不初始化buckets。
2. makemap - 当长度参数为int时,底层调用makemap。
3. makemap - 初始化hash0,计算对数B,并初始化buckets。
map查询底层调用mapaccess1或mapaccess2,前者无key是否存在的bool值,后者有。
查询过程:计算key的hash值,与低B位取&确定桶位置,amcl源码解读获取tophash值,比对tophash,相同则比对key,获得value,否则继续寻找,直至返回0值。
map新增调用mapassign,步骤包括计算hash值,确定桶位置,比对tophash和key值,插入元素。
map的扩容有两种情况:当count/B大于6.5时进行增量扩容,容量翻倍,渐进式完成,每次最多2个bucket;当count/B小于6.5且noverflow大于时进行等量扩容,容量不变,但分配新bucket数组。
map删除元素通过mapdelete实现,查找key,计算hash,找到桶,遍历元素比对tophash和key,找到后置key,value为nil,修改tophash为1。
map遍历是无序的,依赖mapiterinit和mapiternext,选择一个bucket和offset进行随机遍历。
在迭代过程中,可以通过修改元素的key,value为nil,设置tophash为1来删除元素,不会影响遍历的顺序。
浅谈Golang两种线程安全的map
文章标题:浅谈Golang两种线程安全的map
导语:本文将深入探讨Golang中的本地缓存库选择与对比,帮助您解决困惑。
Golang map并发读写测试:
在Golang中,原生的map在并发场景下的读写操作是线程不安全的,无论key是否相同。具体来说,当并发读写map的dubbo rpc 源码不同key时,运行结果会出现并发错误,因为map在读取时会检查hashWriting标志。如果存在该标志,即表示正在写入,此时会报错。在写入时,会设置该标志:h.flags |= hashWriting。设置完成后,系统会取消该标记。
使用-race编译选项可以检测并发问题,这是通过Golang的源码分析、文章解析和官方博客中详细解释的。
map+读写锁实现:
在官方sync.map库推出之前,推荐使用map与读写锁(RWLock)的组合。通过定义一个匿名结构体变量,包含map、RWLock,可以实现读写操作。
具体操作方法如下:从counter中读取数据,往counter中写入数据。然而,sync.map和这种实现方式有何不同?它在性能优化方面做了哪些改进?
sync.map实现:
sync.map使用读写分离策略,通过空间换取时间,优化了并发性能。相较于map+RWLock的实现,它在某些特定场景中减少锁竞争的可能性,因为可以无锁访问read map,并优先操作read map。如果仅操作read map即可满足需求(如增删改查和遍历),则无需操作write map,后者在读写时需要加锁。
sync.map的源码深入分析:
接下来,我们将着重探讨sync.Map的源码,以理解其运作原理,包括结构体Map、readOnly、entry等。
sync.Map方法介绍:
sync.Map提供了四个关键方法:Store、gdi 截图源码Load、Delete、Range。具体功能如下:
Load方法:解释Map.dirty如何提升为Map.read的机制。
Store方法:介绍tryStore函数、unexpungeLocked函数和dirtyLocked函数的实现。
Delete方法:简单总结。
Range方法:简单总结。
sync.Map总结:
sync.Map更适用于读取频率远高于更新频率的场景(appendOnly模式,尤其是key存一次,多次读取且不删除的情况),因为在key存在的情况下,读写删操作可以无锁直接访问readOnly。不建议用于频繁插入与读取新值的场景,因为这会导致dirty频繁操作,需要频繁加锁和更新read。此时,github开源库orcaman/concurrent-map可能更为合适。
设计点:expunged:
expunged是entry.p值的三种状态之一。当使用Store方法插入新key时,会加锁访问dirty,并将readOnly中未被标记为删除的所有entry指针复制到dirty。此时,之前被Delete方法标记为软删除的entry(entry.p被置为nil)都会变为expunged状态。
sync.map其他问题:
sync.map为何不实现len方法?这可能涉及成本与收益的权衡。
orcaman/concurrent-map的适用场景与实现:
orcaman/concurrent-map适用于反复插入与读取新值的场景。其实现思路是对Golang原生map进行分片加锁,降低锁粒度,从而达到最少的锁等待时间(锁冲突)。
它实现简单,部分源码如下,包括数据结构和函数介绍。
后续:
在其他业务场景中,可能需要本地kv缓存组件库,支持键过期时间设置、淘汰策略、存储优化、GC优化等功能。此时,可能需要了解freecache、gocache、fastcache、bigcache、groupcache等组件库。
参考链接:
链接1:blogs.com/JoZSM/archives/,jianshu.com/p/fe,my.oschina.net/renhc/blog/。
Go语言学习(2)--map的底层原理
Golang的Map底层是通过HashTable实现的,创建map时实际返回的是runtime/map.go中hmap对象的指针。hmap中buckets指向的是bucket数组的指针,bucket数组大小由B决定,通常为2^B个。单个bucket结构体内部不直接定义keys、values和overflow,而是通过指针运算访问。
在查找、插入和删除过程中,通过哈希函数将键转换为哈希值,然后使用哈希值对bucket进行定位。查找时直接访问哈希表中对应的bucket,插入和删除操作涉及更新bucket中的键值对。
Map的扩容机制基于负载因子,负载因子用于衡量冲突情况,定义为bucket数量与键值对数量的比值。当负载因子大于6.5,或者overflow数量超过时,Map会触发扩容。扩容时,新bucket长度为原bucket长度的2倍,旧bucket数据搬迁到新bucket。为了减少一次性搬迁带来的延迟,Go采用逐步搬迁策略,每次访问map时触发搬迁,每次搬迁2个键值对。
扩容后,新bucket存储新插入的键值对,老bucket中的键值对逐步搬迁到新bucket。搬迁完成后,删除老bucket。搬迁过程中,老bucket中的键值对将位于新bucket的前部,新插入的键值对位于新bucket的后部。
等量扩容是重新组织bucket,提升bucket的使用率,而不是简单地增加容量。在某些极端场景下,如果键值对集中在少数bucket,可能导致overflow的bucket数量增多,但负载因子不高,无法执行增量搬迁。这时进行一次等量扩容,可以减少overflow的bucket数量,优化访问效率。
彻底理解Golang Map
本文深度解析Golang Map的内部实现原理,从引用类型、结构组成、操作流程、线程安全、哈希冲突等角度展开,帮助读者全面理解Golang Map的核心机制。
Golang Map底层实现基于hmap结构体,由多个bmap(桶)数组组成,每个桶内采用链表结构存储键值对。在每个桶内,通过哈希计算结果的高8位确定键的具体位置,最多可容纳8个键。
Map结构体中还包括mapextra,用于存储不包含指针的键值对,以及overflow字段,用于存放指向额外桶的数据。Map作为引用类型,底层通过指针操作,实现在函数中修改其值。
Map提供三个主要操作:创建、查找与赋值。创建时,可通过`make`函数生成,内部会随机生成哈希种子,计算桶数量,并分配内存。查找与赋值过程涉及哈希计算、桶定位、链表遍历等步骤。赋值时,会触发Map的扩容机制,以提高效率。
Map默认为非线程安全,存在并发写入时可能导致数据错误。为实现线程安全,可采用读写锁或使用`sync.Map`结构体。`sync.Map`提供读写分离的实现,避免了频繁加锁带来的性能损耗。
查找Map时,键经过哈希函数计算后,结果用于确定桶位置。接着在桶内遍历链表,查找对应键值对。查找逻辑优化后,编译器会生成更高效的具体查找函数。
赋值操作中,Map会进行扩容与迁移,以适应数据增长。在迁移过程中,会逐步将数据从旧桶移动到新桶,以保持性能稳定。此外,Map还支持删除操作,通过查找并清除键值对来实现。
触发Map扩容的条件有两个:装载因子超过阈值或overflow桶数量过多。阈值设置为6.5,表示桶已接近满载。扩容时,增加桶的数量,并将原有数据逐步迁移至新桶,以提高查找与插入效率。
整体而言,Golang Map设计简洁高效,通过巧妙的哈希算法与内存管理机制,提供了强大的数据存储与检索能力,同时也为开发者提供了丰富的API进行数据操作。理解其内部实现原理,有助于在实际开发中更好地利用Map特性,解决复杂问题。
Golang中map的遍历顺序到底是怎样的?
在Golang中,对map的多次遍历所得序列可能不同。这一设计考虑是为了防止开发者误以为每次遍历map都会得到稳定的输出序列,从而依赖于这一特性进行开发,导致潜在的bug。
当使用range循环遍历map时,迭代顺序未指定,并且不能保证在每次迭代中相同。自Go 1.0版本起,运行时会随机化map的迭代顺序。开发者最初依赖于Go早期版本中稳定的迭代顺序,但这种顺序在不同实现之间有所差异,导致了可移植性问题。如果需要稳定的迭代顺序,必须维护一个单独的数据结构来指定该顺序。
这种特性是如何实现的?让我们看看源代码(省略无关细节):
源码显示,map底层通过fastrand函数生成随机数r,然后通过r进行与操作计算出startBucket和offset,再调用mapiternext进行遍历。因此,每次遍历map的起点都是随机的,从而导致不同的输出序列。
在许多博客和文章中,都说map的遍历是随机选择一个起点然后开始遍历的,只有少数提到了遍历顺序的,也都是按照bucket和cell的顺序依次遍历。这时,你可能会产生疑问:如果是按照bucket和cell的顺序遍历,那么起点相同,我们得到的序列一定就相同吗?
接下来,我将展示一段代码:
注意,我没有直接使用fmt打印key值,因为fmt可能会对map进行排序。你可以在 这里查看排序规则。
下面是我某一次的运行结果:
为什么会这样?明明都是从2开始遍历,却得到了不同的遍历序列?
我重新阅读了mapiternext的源码,终于找到了原因。以下代码已省略无关细节:
这段代码的逻辑是对于每个新访问的bucket,i在0到bucketCnt(值为8)之间迭代,然后通过offi := (i + it.offset) & (bucketCnt - 1)计算出offi,从而确定我们要访问的cell的位置。到这里,我们已经找到了答案:bucket的顺序确实是一个一个去遍历的,但是每次访问一个新的bucket时,我们并不是从0号cell开始访问,而是从offset对应的cell开始访问的!
以我上面程序的后两行输出为例,第二行的情况可能是这样的(为了方便理解,我直接把key值放在cell中了):
这样去遍历,得到的序列自然是:2 7 0 1 3 4 5 6 8 9
而第三行的输出,可能是下面这样的情形:
这里offset为0,而0号cell是空的,所以输出的第一个key仍然是2,但这不代表起点是2所在的cell!这样,当我们访问Bucket 0时,就是从0号cell开始访问,于是得到的输出序列为:
2 7 8 9 0 1 3 4 5 6