Go语言sync.Map

Go语言中的 map 在并发情况下，只读是线程安全的，同时读写是线程不安全的。
如果想实现并发线程安全有两种方法：

• map加互斥锁或读写锁
• 标准库sync.map（Go1.19+新特性）

sync.map源码

https://github.com/golang/go/blob/master/src/sync/map.go

sync.map 实现原理及优化

• 利用map只读不用锁，通过冗余 read 和 dirty 两个字段将读写分离，读的数据存在只读字段 read 上，将最新写入的数据则存在 dirty 字段上，只在dirty读写上加锁，提高程序只读效率。
• 读取时会先查询 read，不存在再查询 dirty，写入时则只写入 dirty
• 读取 read 并不需要加锁，而读或写 dirty 都需要加锁
• 另外有 misses 字段来统计 read 被穿透的次数（被穿透只需要读 dirty 的情况），超过一定次数则将 dirty 数据同步到 read 上
• 对于删除数据则直接通过标记来延迟删除

具体数据结构可参考：
https://blog.csdn.net/u010853261/article/details/103848666
https://www.haohongfan.com/docs/gohandbook/sync-chapter/2021-05-10-sync-map/

sync.map 使用场景

map+Mutex： 通过Mutex互斥锁来实现多个goroutine对map的串行化访问，读写都需要通过Mutex加锁和释放锁，适用于读写比接近的场景
map+RWMutex：通过RWMutex来实现对map的读写进行读写锁分离加锁，从而实现读的并发性能提高，同Mutex相比适用于读多写少的场景
sync.Map：底层通分离读写map和原子指令来实现读的近似无锁，并通过延迟更新的方式来保证读的无锁化。读多修改少，元素增加删除频率不高的情况，在大多数情况下替代上述两种实现

sync.map 使用方法如下

package main

import (
	"fmt"
	"sync"
)

func main() {
	var m sync.Map
	//添加一个元素
	m.Store(1, "a")
	m.Store("a", 2)

	//读取一个元素
	fmt.Println(m.Load(1))   //a true
	fmt.Println(m.Load("a")) //2 true

	//读取不存在的元素
	fmt.Println(m.Load(2)) // false

	//存在就返回，不存在就插入
	fmt.Println(m.LoadOrStore("3", 33)) //33 false
	fmt.Println(m.Load("3"))            //33 true

	//如果存在的话，同时删除这个 key
	fmt.Println(m.LoadAndDelete("3")) // 33 true

	//删除某个元素
	m.Delete("3")
	// 遍历所有sync.Map中的键值对
	m.Range(func(k, v interface{}) bool {
		fmt.Println("iterate:", k, v)
		return true
	})
}

通过以上示例可以看到sync.map具有以下特性：

• 可以存储不同的数据类型在一起，这有别于map只能存储声明好的数据类型，且相同的。
• 无须初始化，直接声明即可。
• sync.Map 不能使用map的方式进行取值和设置等操作，而是使用 sync.Map 的方法进行调用，Store 表示存储，Load 表示获取，Delete 表示删除
• 增加了两个特殊方法LoadOrStore 存在就返回，不存在就插入，LoadAndDelete 如果存在的话，同时删除这个 key
• 使用 Range 配合一个回调函数进行遍历操作，通过回调函数返回内部遍历出来的值，Range 参数中回调函数的返回值在需要继续迭代遍历时，返回 true，终止迭代遍历时，返回 false。

参考资料

https://juejin.cn/post/6844904100287496206
https://pkg.go.dev/sync#Map
https://blog.csdn.net/u010853261/article/details/103848666
https://medium.com/@deckarep/the-new-kid-in-town-gos-sync-map-de24a6bf7c2c
https://www.haohongfan.com/docs/gohandbook/sync-chapter/2021-05-10-sync-map/