Golang 中 map 探究

作者｜​赵燕辉,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。,在 goland 的源码中表示 map 的底层 struct 是 hmap，其是 hashmap 的缩写,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：,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：,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：,,在 map 中存与取本质上都是在进行一个工作， 那就是:,,,在 golang 中 map 和 slice 一样都是在初始化时首先申请较小的内存空间，在 map 的不断存入的过程中，动态的进行扩容。扩容共有两种，增量扩容与等量扩容（重新排列并分配内存）。下面我们来了解一下扩容的触发方式：,,,先说结论，在 golang 中 map 是无序的，准确的说是无法严格保证顺序的， 从上面的源码中我们可以知道，golang 中 map 在扩容后，可能会将部分 key 移至新内存，由于在扩容搬移数据过程中，并未记录原数据位置， 并且在 golang 的数据结构中也并未保存数据的顺序，所以那么这一部分在扩容后实际上就已经是无序的了。,遍历的过程，其实就是按顺序遍历内存地址，同时按顺序遍历内存地址中的 key。但这时已经是无序的了。但是如果我就一个 map，我保证不会对 map 进行修改删除等操作，那么按理说没有扩容就不会发生改变。但也是因为这样，GO 才在源码中 但是有一个有趣的现象，就算不对 map 进行插入删除等操作致使其扩容，其在遍历过程中仍是无序的。,​以上的运行结果是,,​不难看出，即使不对 map 进行扩容，在多次遍历时也是无序的，这是因为 golang 官方在设计时故意加上随机的元素，将遍历 map 的顺序随机化，用来防止使用者用来顺序遍历。,而这是有风险的代码，在 GO 的严格语法规则下，是坚决不提倡的。所以我们在使用 map 时一定要记得其是无序的，不要依赖其顺序。,首先我们大家都知道，在 golang 中 map 并不是一个并发安全的数据结构，当几个 goruotine 同时对一个 map 进行读写操作时，就会出现并发写问题：fatal error: concurrent map writes。但是为什么 map 是不支持并发安全的呢， 主要是因为成本与效益。,官方答复原因如下：​,​性能场景考虑：若是只是为少数程序增加安全性，导致 map 所有的操作都要处理 mutex，将会降低大多数程序的性能。同时 golang 提供了并发安全的 sync map。,但是我们又有疑问了，为什么 golang map 并发冲突了不抛一个 error 出来，或者 panic 掉，而是要让程序 panic，选择让程序 crash 崩溃掉。这里是 golang 官方出于权衡风险和 map 使用复杂度场景考虑的，首先 map 在官方中就明确表示不支持并发读写， 所以并发对 map 进行读写操作本身就是不正确的。,场景假设一：如果 map 选择在写入或者读取时增加 error 返回值，会导致程序在使用 map 时就无法像现在一样，需要额外的捕获并判断 err。,场景假设二：如果 map 选择 panic（可被 recover），此时如果出现并发写入数据的场景，就会导致走进 recover 中，如果没有对这种场景进行特殊处理，就会导致 map 中存在脏数据，此时程序在使用 map 时就会引发不可预知的错误，此时排查起来也是很难找到问题的根因的。,所以 golang 在考虑了这些场景后，选择明确的抛出 crash 崩溃异常，使得风险被提前暴露。可以明确的定位到问题点。综上所述我们在使用 map 时，已经要严格保障其是在单线程内使用的，如果有多线程场景，建议使用 sync map​