【小记】golang_map

map

前言：map 几个操作实现有点复杂，即便之前看懂了没过多久也就忘了，这里简单做下记录。为了便于记忆，将 mapassign 的全过程以流程图的方式展示，其他省略

mapassign

在流程图中可以看到 golang map 在扩容时采取渐进式扩容的策略

mapaccess

• mapaccess1: 用于类似于 val := h[key] 只需一个返回值的形式
• mapaccess2: 用于类似于 val, exsit := h[key]
• mapaccessK: 用于 for range 且特殊时期
• mapaccess_fast<T>: 对 key 为特定类型的优化处理

返回 value 类型的零值

if h == nil || h.count == 0 {
   ...
   return unsafe.Pointer(&zeroVal[0])
}

寻找对应的桶

if c := h.oldbuckets; c != nil {
   // 如果存在旧桶数据，说明当前在扩容阶段，且可能查找的数据还未迁移，需要先从旧桶找起
   if !h.sameSizeGrow() {
      // 一般扩容时，会将容量扩大两倍，因此需要按照之前的数量重新计算哈希值
      m >> 1
   }
   oldb := (*bmap)(add(c, (hash&m)*uintptr(t.bucketsize)))
   if !evacuated(oldb) {
      // 在 mapassign 的流程图中可以看到，迁移是一个桶带着它的溢出桶全部迁移的
      // 所以如果该桶未发生迁移，就在当前桶以及其溢出桶查找即可
      b = oldb
   }
}

该处可以看到 mapaccess 与 mapassign 在扩容时查找数据的方式是有区别的。mapassign 会先迁移数据再去新桶查找，而 mapaccess 会在新旧桶中抉择

mapdelete

空表删键值对

if h == nil || h.count == 0 {
   ...
   return
}

和 mapaccess 一样，对值为 nil 或不含任何键值对的 map 都可以操作。而 mapassign 不能对值为 nil 的 map 操作

重置状态

当成功删除一个键值对后，该 entry 的 tophash 被置为 emptyOne

// 注：进入后面步骤的前提是已经找到了需要删除的键值对，代码已省略
b.tophash[i] = emptyOne
if i == bucketCnt-1 { // 如果是当前桶最后一个 entry
   if b.overflow(t) != nil && b.overflow(t).tophash[0] != emptyRest {
      // 下一个溢出桶首个 tophash 不为 emptyRest，停止搜索
      goto notLast
   }
} else {
   if b.tophash[i+1] != emptyRest {
      // 下一个 entry 的 tophash 不为 emptyRest， 停止搜索
      goto notLast
   }
}
for {
   // 当前 entry 状态为 emptyOne，且后置位状态为 emptyRest，更新当前位置状态
   b.tophash[i] = emptyRest
   if i == 0 {
      // 当前桶以及其后溢出桶都空了
      if b == bOrig {
         // 若当前桶为第一个桶，代表已经回到初始桶，直接退出即可
         break
      }

      // 寻找前一个桶，并从最后一个 entry 继续
      c := b
      for b = bOrig; b.overflow(t) != c; b = b.overflow(t) {}
      i = bucketCnt - 1
   } else {
      // 倒序检查之前的 entry 的状态是否需要更改
      i--
   }

   if b.tophash[i] != emptyOne {
      // 遇到有存 key/value 的 entry 时结束
      break
   }
}

mapclear

停止扩容

h.flags &^ = sameSizeGrow // 停止等量扩容
h.oldbuckets = nil // 停止扩容
h.nevacuate = 0 // 停止迁移

清除内存

// makeBucketArray clears the memory pointed to by h.buckets

// and recovers any overflow buckets by generating them

// as if h.buckets was newly alloced.

// If dirtyalloc is nil a new backing array will be alloced and

// otherwise dirtyalloc will be cleared and reused as backing array.

mapclear 会保留正常桶，但是会清除溢出桶以及正常桶桶内的键值对，并且会根据正常桶数量决定是否重新生成溢出桶。也就是说，mapclear 类似于清空数据的等量扩容，但是并不会真的清空所有存储空间。

因此，如果当你想通过清除所有数据来减小 map 的内存占用，应该使用 make 重新赋值

tophash

tophash 不仅记录哈希值的高 8 位，还记录当前位置的状态值，例如：

• 当前位置的 key/value 被删除后，tophash 被置为 emptyOne，若后面的位置都为空，则进一步更新为 emptyRest。当发生哈希冲突时，可以减少比较次数和内存再分配

哈希冲突

解决哈希冲突的方法：

1. Open addressing
   1. Linear probing
      • 优点：简单
      • 缺点：有 clustering 趋势：当很多冲突发生在同一个哈希值上，周围多个位置就会被填充满，影响其他要插入的元素
   2. Rehash
      • 优点：在满足表大小为素数的条件下可以解决 clustering 问题
      • 缺点：需要计算两次
   3. Quadratic probing
      • Linear probing 的变体
2. Chaining
   • 优点：不影响其他位置的元素
   • 缺点：
     1. 当很多冲突发生在同一个哈希值上，那么搜索时复杂度就会退化到 O(n)，这和 clustering 的影响一致
     2. 如果链表节点都是从堆中分配，可能造成内存碎片化

补充说明

1. 一次迁移操作是将正常桶以及它的溢出桶全部迁移，每次扩容进行 1-2 次这样的操作
2. 只有在赋值(mapassign)和删除键值对(mapdelete)时才会继续扩容(如果需要的话)，在访问数据(mapaccess)时是不会进行扩容操作的

疑问

map 在判断并发读写上使用 hashWriting 来判断，但这个还是有几率漏判的吧？

【待补充】

可能会补充。。。

1. 扩容细节
2. 迁移细节
3. 应用于 for range 的 iterator
4. 对于计算溢出桶的细节没太看懂，没看懂为什么 - 8