goland map底層原理

map 是Go語言中基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在日常的使用中經(jīng)常被用到。但是它底層是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

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總體來說golang的map是hashmap，是使用數(shù)組+鏈表的形式實(shí)現(xiàn)的，使用拉鏈法消除hash沖突。

golang的map由兩種重要的結(jié)構(gòu)，hmap和bmap(下文中都有解釋)，主要就是hmap中包含一個(gè)指向bmap數(shù)組的指針，key經(jīng)過hash函數(shù)之后得到一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)低位用于選擇bmap(當(dāng)作bmap數(shù)組指針的下表)，高位用于放在bmap的[8]uint8數(shù)組中，用于快速試錯(cuò)。然后一個(gè)bmap可以指向下一個(gè)bmap(拉鏈)。

Golang中map的底層實(shí)現(xiàn)是一個(gè)散列表，因此實(shí)現(xiàn)map的過程實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)散表的過程。在這個(gè)散列表中，主要出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體有兩個(gè)，一個(gè)叫 hmap (a header for a go map)，一個(gè)叫 bmap (a bucket for a Go map，通常叫其bucket)。這兩種結(jié)構(gòu)的樣子分別如下所示：

hmap :

圖中有很多字段，但是便于理解map的架構(gòu)，你只需要關(guān)心的只有一個(gè)，就是標(biāo)紅的字段： buckets數(shù)組 。Golang的map中用于存儲的結(jié)構(gòu)是bucket數(shù)組。而bucket(即bmap)的結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？

bucket ：

相比于hmap，bucket的結(jié)構(gòu)顯得簡單一些，標(biāo)紅的字段依然是“核心”，我們使用的map中的key和value就存儲在這里。“高位哈希值”數(shù)組記錄的是當(dāng)前bucket中key相關(guān)的“索引”，稍后會詳細(xì)敘述。還有一個(gè)字段是一個(gè)指向擴(kuò)容后的bucket的指針，使得bucket會形成一個(gè)鏈表結(jié)構(gòu)。例如下圖：

由此看出hmap和bucket的關(guān)系是這樣的：

而bucket又是一個(gè)鏈表，所以，整體的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的：

哈希表的特點(diǎn)是會有一個(gè)哈希函數(shù)，對你傳來的key進(jìn)行哈希運(yùn)算，得到唯一的值，一般情況下都是一個(gè)數(shù)值。Golang的map中也有這么一個(gè)哈希函數(shù)，也會算出唯一的值，對于這個(gè)值的使用，Golang也是很有意思。

Golang把求得的值按照用途一分為二：高位和低位。

如圖所示，藍(lán)色為高位，紅色為低位。 然后低位用于尋找當(dāng)前key屬于hmap中的哪個(gè)bucket，而高位用于尋找bucket中的哪個(gè)key。上文中提到：bucket中有個(gè)屬性字段是“高位哈希值”數(shù)組，這里存的就是藍(lán)色的高位值，用來聲明當(dāng)前bucket中有哪些“key”，便于搜索查找。 需要特別指出的一點(diǎn)是：我們map中的key/value值都是存到同一個(gè)數(shù)組中的。數(shù)組中的順序是這樣的:

并不是key0/value0/key1/value1的形式，這樣做的好處是：在key和value的長度不同的時(shí)候，可 以消除padding(內(nèi)存對齊)帶來的空間浪費(fèi) 。

現(xiàn)在，我們可以得到Go語言map的整個(gè)的結(jié)構(gòu)圖了：(hash結(jié)果的低位用于選擇把KV放在bmap數(shù)組中的哪一個(gè)bmap中，高位用于key的快速預(yù)覽，用于快速試錯(cuò))

map的擴(kuò)容

當(dāng)以上的哈希表增長的時(shí)候，Go語言會將bucket數(shù)組的數(shù)量擴(kuò)充一倍，產(chǎn)生一個(gè)新的bucket數(shù)組，并將舊數(shù)組的數(shù)據(jù)遷移至新數(shù)組。

加載因子

判斷擴(kuò)充的條件，就是哈希表中的加載因子(即loadFactor)。

加載因子是一個(gè)閾值，一般表示為：散列包含的元素?cái)?shù) 除以 位置總數(shù)。是一種“產(chǎn)生沖突機(jī)會”和“空間使用”的平衡與折中：加載因子越小，說明空間空置率高，空間使用率小，但是加載因子越大，說明空間利用率上去了，但是“產(chǎn)生沖突機(jī)會”高了。

每種哈希表的都會有一個(gè)加載因子，數(shù)值超過加載因子就會為哈希表擴(kuò)容。

Golang的map的加載因子的公式是：map長度 / 2^B(這是代表bmap數(shù)組的長度，B是取的低位的位數(shù))閾值是6.5。其中B可以理解為已擴(kuò)容的次數(shù)。

當(dāng)Go的map長度增長到大于加載因子所需的map長度時(shí)，Go語言就會將產(chǎn)生一個(gè)新的bucket數(shù)組，然后把舊的bucket數(shù)組移到一個(gè)屬性字段oldbucket中。注意：并不是立刻把舊的數(shù)組中的元素轉(zhuǎn)義到新的bucket當(dāng)中，而是，只有當(dāng)訪問到具體的某個(gè)bucket的時(shí)候，會把bucket中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的bucket中。

如下圖所示：當(dāng)擴(kuò)容的時(shí)候，Go的map結(jié)構(gòu)體中，會保存舊的數(shù)據(jù)，和新生成的數(shù)組

上面部分代表舊的有數(shù)據(jù)的bucket，下面部分代表新生成的新的bucket。藍(lán)色代表存有數(shù)據(jù)的bucket，橘黃色代表空的bucket。

擴(kuò)容時(shí)map并不會立即把新數(shù)據(jù)做遷移，而是當(dāng)訪問原來舊bucket的數(shù)據(jù)的時(shí)候，才把舊數(shù)據(jù)做遷移，如下圖：

注意：這里并不會直接刪除舊的bucket，而是把原來的引用去掉，利用GC清除內(nèi)存。

map中數(shù)據(jù)的刪除

如果理解了map的整體結(jié)構(gòu)，那么查找、更新、刪除的基本步驟應(yīng)該都很清楚了。這里不再贅述。

值得注意的是，找到了map中的數(shù)據(jù)之后，針對key和value分別做如下操作：

1

2

3

4

1、如果``key``是一個(gè)指針類型的，則直接將其置為空，等待GC清除；

2、如果是值類型的，則清除相關(guān)內(nèi)存。

3、同理，對``value``做相同的操作。

4、最后把key對應(yīng)的高位值對應(yīng)的數(shù)組index置為空。

go語言二維數(shù)組一定要給他分配大小嗎

是的，c中數(shù)組定義時(shí)要指定大小。

當(dāng)然，萬事也不是絕對的。例如：1.作為形參的時(shí)候，可以不指定，因?yàn)樵诤瘮?shù)調(diào)用的時(shí)候，數(shù)組會轉(zhuǎn)為指針的。2.當(dāng)為字符串?dāng)?shù)組時(shí)，char ST[]="hello word"這兒定義了一個(gè)ST字符數(shù)值，不需要你自己去指定大小，系統(tǒng)會自動生成長度為11.

go語言的多維數(shù)組怎么寫

package main

import "fmt"

var arr [2]int //申明一個(gè)數(shù)組

func main() {

arr[0] = 1 //數(shù)組賦值

fmt.Println(arr)

arrtest := [3]int{1, 2, 3} //數(shù)組的另一種申明方式

fmt.Println(arrtest)

a := [...]int{1, 2} //[...]自動識別數(shù)組的長度

fmt.Println(a)

fmt.Println(len(a))//輸出數(shù)組的長度

}

下邊是slice的申明和使用其實(shí)這就是一種動態(tài)的數(shù)組

復(fù)制代碼 代碼如下:

package main

import "fmt"

func main() {

d := []int{1, 2, 3} //申明一個(gè)slice這個(gè)是動態(tài)的數(shù)組，沒有長度

fmt.Println(d)

var q, w []int

q = d[0:1] //可以定取得上邊的長度

w = d[1:3]

d = append(d, 2) //向其中添加元素

fmt.Println(d)

fmt.Println(q, w)

}

網(wǎng)站名稱：go語言二維數(shù)組底層實(shí)現(xiàn),golang 二維數(shù)組
當(dāng)前鏈接：http://chinadenli.net/article32/dsepopc.html

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