Go 语言基础--map 浅析

map通常是一种无序键值对的集合，map存在的意义主要是利用map的结构根据key来快速检索数据，在go中也是这样的。
map 也是一种集合，我们可以像遍历数组或者切片一样遍历它，但是需要注意的是map是无序的。

语法

声明：

var mapTmp map[string]string

定义：

var mapTmp = map[string]string{"address":"123"} 
mapTmp := map[string]string{"address":"123"}
var mapTmp = make(map[string]string)

设置值：

mapTmp["address"] = "456"

删除值：

delete(mapTmp, "address")

go map实现

map 通常是是一种key - value结构，然后根据key（索引）来查找value。通常的实现有这么几种TreeMap、HashMap等。
C++ 中的实现是基于红黑树的（相对于C++ 实现的其他map，性能稍低但稳定性好），通过模版在编译器生成代码，性能更好，但是很容易代码膨胀，因为发生在编译期，编译时间也会随之上升。
Java 中的map实现比较丰富：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap，这里拿和go实现较为类似的来看，Java 中的HashMap 是由hash table + 链表/红黑树（链表长度大于8时扩展为红黑树），java 中的map同样仅使用一份代码，但要求map的key必须是Object的子类。
最后来看Go的实现，go 采用的是hash table + 链表实现的，使用链表来解决hash冲突问题，通过编译器配合runtime，所有的map 共用一份代码。

hash算法

Hash算法是hashmap 中非常关键的一点，通常来说有性能&碰撞概率两个重要的方面，而这两个方面直接决定了一个map的性能。
Hash算法有非常多，通常来说分为加密型和非加密型。
加密型：md5、sha1、sha256、aes256（通常来说比较慢，但碰撞可能性非常小）
非加密型：Java hashmap 用的是XORs，Kafka 用的是murmur2（性能好，较高的碰撞概率）
而go就比较厉害了，根据硬件来选择具体的hash算法，如果cpu支持aes则使用aes，如果不支持则使用memhash。具体各种Hash 算法的差异，大家可以自己查一下，资料非常多。其中把hash值映射到buckte时，go会把bucket的数量变为2的次幂，而有m=2^b，则n%m=n&(m-1)，用位运算规避mod的昂贵代价。

源码分析

go map的源码在/src/runtime/map.go
一个map主要由
1、hamp（map 外层结构，包含大小、bucket等基础信息）
2、mapextra（记录map的其他信息，比如说overflowbucket）
3、bmap（一个bucket，每个bucket最多能存放8个key-value）

// A header for a Go map.
type hmap struct {
    count     int 
    flags     uint8
    B         uint8  
    noverflow uint16 
    hash0     uint32 
    buckets    unsafe.Pointer 
    oldbuckets unsafe.Pointer 
    nevacuate  uintptr        
    extra *mapextra 
}
// mapextra holds fields that are not present on all maps.
type mapextra struct {
    overflow    *[]*bmap
    oldoverflow *[]*bmap
    nextOverflow *bmap
}
// A bucket for a Go map.
type bmap struct {
    tophash [bucketCnt]uint8
}

image.png

核心逻辑就是bmap：
1、当出现hash冲突时，而是以bmap为最小单元挂载冲突的元素，本来bmap的数量就不大，这样设计能更有利于GC。
2、当一个bmap 满了之后，会优先使用预分配的overflow bucket，如果预分配的用完了，就malloc 一个挂上去。
3、bmap中hash值的高8位存储在tophash字段中。把高八位存储起来，这样不用完整比较key就能过滤掉不符合的key，加快查询速度。实际上当hash值的高八位小于常量minTopHash时，会加上minTopHash，区间[0, minTophash)的值用于特殊标记。

扩容设计：
不断的设置key-value，bucket上为了解决冲突用的链表必然会越来越长，性能也就随之下降，为了性能考虑我们会进行扩容。
1、扩容时机
当bucket/bucket中元素的数量>=6.5时，会将bucket扩容为之前的两倍（bucket的容量是恒定不变的）
2、扩容方式
go map的扩容不是在一次insert时就一次性完成，而是逐步完成的，这样的目的有两个：
1、分担扩容带来的时间损耗。
2、避免扩容期间，某个bucket一直无法访问，导致扩容无法完成。
扩容方式遵循顺序扩容，每次写操作迁移对应的bucket的同时顺序迁移bucket来保证n次写操作完成就能完成n个bucket大小的map。
其他源码，比如说创建、查询、删除等，可以看一下go的源码，这里就不过多描述了。
go map暂时就这么多。