解剖Go語言map底層實現

``map``是Go語言中基礎的資料結構，在日常的使用中經常被用到。但是它底層是如何?的呢？# ``map``的整體結構圖Golang中``map``的底層實現是一個散列表，因此實現``map``的過程實際上就是實現散表的過程。在這個散列表中，主要出現的結構體有兩個，一個叫``hmap``(``a header for a go map``)，一個叫``bucket``。這兩種結構的樣子分別如下所示： hmap:圖中有很多欄位，但是便於理解``map``的架構，你只需要關心的只有一個，就是標紅的欄位：buckets數組。Golang的map中用於儲存的結構是bucket數組。而bucket(即``bmap``)的結構是怎樣的呢？bucket：相比於``hmap``，bucket的結構顯得簡單一些，標紅的欄位依然是“核心”，我們使用的``map``中的key和value就儲存在這裡。“高位雜湊值”數組記錄的是當前bucket中key相關的“索引”，稍後會詳細敘述。還有一個欄位是一個指向擴容後的bucket的指標，使得bucket會形成一個鏈表結構。例如：由此看出``hmap``和``bucket``的關係是這樣的：而bucket又是一個鏈表，所以，整體的結構應該是這樣的：雜湊表的特點是會有一個雜湊函數，對你傳來的key進行雜湊運算，得到唯一的值，一般情況下都是一個數值。Golang的``map``中也有這麼一個雜湊函數，也會算出唯一的值，對於這個值的使用，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。，藍色為高位，紅色為低位。然後低位用於尋找當前key屬於``hmap``中的哪個bucket，而高位用於尋找bucket中的哪個key。上文中提到：bucket中有個屬性欄位是“高位雜湊值”數組，這裡存的就是藍色的高位值，用來聲明當前bucket中有哪些“key”，便於搜尋尋找。需要特別指出的一點是：我們``map``中的key/value值都是存到同一個數組中的。數組中的順序是這樣的:並不是key0/value0/key1/value1的形式，這樣做的好處是：在key和value的長度不同的時候，可以消除padding帶來的空間浪費。現在，我們可以得到Go語言``map``的整個的結構圖了：以上，就是Go語言map的整體結構了。# ``map``的擴容當以上的雜湊表增長的時候，Go語言會將bucket數組的數量擴充一倍，產生一個新的bucket數組，並將舊數組的資料移轉至新數組。## 載入因子判斷擴充的條件，就是雜湊表中的``載入因子``(即loadFactor)。``載入因子``是一個閾值，一般表示為：散列包含的元素數 除以 位置總數。是一種“產生衝突機會”和“空間使用”的平衡與折中：``載入因子``越小，說明空間空置率高，空間使用率小，但是``載入因子``越大，說明空間利用率上去了，但是“產生衝突機會”高了。每種雜湊表的都會有一個``載入因子``，數值超過``載入因子``就會為雜湊表擴容。Golang的``map``的``載入因子``的公式是：```map長度 / 2^B``` 閾值是``6.5``。其中``B``可以理解為已擴容的次數。當Go的``map``長度增長到大於``載入因子``所需的``map``長度時，Go語言就會將產生一個新的bucket數組，然後把舊的bucket數組移到一個屬性欄位``oldbucket``中。注意：並不是立刻把舊的數組中的元素轉義到新的bucket當中，而是，只有當訪問到具體的某個bucket的時候，會把bucket中的資料轉移到新的bucket中。如所示：當擴容的時候，Go的``map``結構體中，會儲存舊的資料，和新產生的數組上面部分代表舊的有資料的bucket，下面部分代表新產生的新的bucket。藍色代表存有資料的bucket，橘黃色代表空的bucket。擴容時``map``並不會立即把新資料做遷移，而是當訪問原來舊bucket的資料的時候，才把舊資料做遷移，如：注意：這裡並不會直接刪除舊的bucket，而是把原來的引用去掉，利用GC清除記憶體。# ``map``中資料的刪除如果理解了``map``的整體結構，那麼尋找、更新、刪除的基本步驟應該都很清楚了。這裡不再贅述。值得注意的是，找到了``map``中的資料之後，針對key和value分別做如下操作：```1、如果``key``是一個指標類型的，則直接將其置為空白，等待GC清除；2、如果是實值型別的，則清除相關記憶體。3、同理，對``value``做相同的操作。4、最後把key對應的高位值對應的數組index置為空白。```170 次點擊