| key | hash | hashtop | bucket index |
|---|---|---|---|
| key | hash := alg.hash(key, uintptr(h.hash0)) | top := uint8(hash >> (sys.PtrSize*8 - 8)) | bucket := hash (uintptr(1)h.B - 1)，即 hash % 2^B |
例如，对于B = 3，当hash(key) = 4时， hashtop = 0， bucket = 4，当hash(key) = 20时，hashtop = 0， bucket = 4；这个例子我们在搬迁过程还会用到。
内存布局类似于这样：
hashmap-buckets
2. 创建 - makemap
map的创建比较简单，在参数校验之后，需要找到合适的B来申请桶的内存空间，接着便是穿件hmap这个结构，以及对它的初始化。
makemap
3. 访问 - mapaccess
对于给定的一个key，可以通过下面的操作找到它是否存在
image.png
方法定义为
// returns key, if not find, returns nil func mapaccess1(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) unsafe.Pointer // returns key and exist. if not find, returns nil, false func mapaccess2(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) (unsafe.Pointer, bool) // returns both key and value. if not find, returns nil, nil func mapaccessK(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) (unsafe.Pointer, unsafe.Pointer)
可见在找不到对应key的情况下，会返回nil
4. 分配 - mapassign
为一个key分配空间的逻辑，大致与查找类似；但增加了写保护和扩容的操作；注意，分配过程和删除过程都没有在oldbuckets中查找，这是因为首先要进行扩容判断和操作；如下：
assign
扩容是整个hashmap的核心算法，我们放在第6部分重点研究。
新建一个溢出桶，并将其拼接在当前桶的尾部，实现了类似链表的操作：
// 获取当前桶的溢出桶
func (b *bmap) overflow(t *maptype) *bmap {
return *(**bmap)(add(unsafe.Pointer(b), uintptr(t.bucketsize)-sys.PtrSize))
}
// 设置当前桶的溢出桶
func (h *hmap) setoverflow(t *maptype, b, ovf *bmap) {
h.incrnoverflow()
if t.bucket.kindkindNoPointers != 0 {
h.createOverflow()
//重点，这里讲溢出桶append到overflow[0]的后面
*h.overflow[0] = append(*h.overflow[0], ovf)
}
*(**bmap)(add(unsafe.Pointer(b), uintptr(t.bucketsize)-sys.PtrSize)) = ovf
}
5. 删除 - mapdelete
删除某个key的操作与分配类似，由于hashmap的存储结构是数组+链表，所以真正删除key仅仅是将对应的slot设置为empty，并没有减少内存；如下：
mapdelete
6. 扩容 - growWork
首先，判断是否需要扩容的逻辑是
func (h *hmap) growing() bool {
return h.oldbuckets != nil
}
何时h.oldbuckets不为nil呢？在分配assign逻辑中，当没有位置给key使用，而且满足测试条件(装载因子>6.5或有太多溢出通)时，会触发hashGrow逻辑：
func hashGrow(t *maptype, h *hmap) {
//判断是否需要sameSizeGrow，否则"真"扩
bigger := uint8(1)
if !overLoadFactor(int64(h.count), h.B) {
bigger = 0
h.flags |= sameSizeGrow
}
// 下面将buckets复制给oldbuckets
oldbuckets := h.buckets
newbuckets := newarray(t.bucket, 1(h.B+bigger))
flags := h.flags ^ (iterator | oldIterator)
if h.flagsiterator != 0 {
flags |= oldIterator
}
// 更新hmap的变量
h.B += bigger
h.flags = flags
h.oldbuckets = oldbuckets
h.buckets = newbuckets
h.nevacuate = 0
h.noverflow = 0
// 设置溢出桶
if h.overflow != nil {
if h.overflow[1] != nil {
throw("overflow is not nil")
}
// 交换溢出桶
h.overflow[1] = h.overflow[0]
h.overflow[0] = nil
}
}
OK，下面正式进入重点，扩容阶段；在assign和delete操作中，都会触发扩容growWork：
func growWork(t *maptype, h *hmap, bucket uintptr) {
// 搬迁旧桶，这样assign和delete都直接在新桶集合中进行
evacuate(t, h, bucketh.oldbucketmask())
//再搬迁一次搬迁过程中的桶
if h.growing() {
evacuate(t, h, h.nevacuate)
}
}
6.1 搬迁过程
一般来说，新桶数组大小是原来的2倍(在!sameSizeGrow()条件下)，新桶数组前半段可以"类比"为旧桶，对于一个key，搬迁后落入哪一个索引中呢？
假设旧桶数组大小为2^B， 新桶数组大小为2*2^B，对于某个hash值X
若 X (2^B) == 0，说明 X 2^B，那么它将落入与旧桶集合相同的索引xi中；
否则，它将落入xi + 2^B中。
例如，对于旧B = 3时，hash1 = 4，hash2 = 20，其搬迁结果类似这样。
example.png
源码中有些变量的命名比较简单，容易扰乱思路，我们注明一下便于理解。
| 变量 | 释义 |
|---|---|
| x *bmap | 桶x表示与在旧桶时相同的位置，即位于新桶前半段 |
| y *bmap | 桶y表示与在旧桶时相同的位置+旧桶数组大小，即位于新桶后半段 |
| xi int | 桶x的slot索引 |
| yi int | 桶y的slot索引 |
| xk unsafe.Pointer | 索引xi对应的key地址 |
| yk unsafe.Pointer | 索引yi对应的key地址 |
| xv unsafe.Pointer | 索引xi对应的value地址 |
| yv unsafe.Pointer | 索引yi对应的value地址 |
搬迁过程如下：
evacuate
总结
到目前为止，Golang的map实现细节已经分析完毕，但不包含迭代器相关操作。通过分析，我们了解了map是由数组+链表实现的HashTable，其大小和B息息相关，同时也了解了map的创建、查询、分配、删除以及扩容搬迁原理。总的来说，Golang通过hashtop快速试错加快了查找过程，利用空间换时间的思想解决了扩容的问题，利用将8个key(8个value)依次放置减少了padding空间等等。
到此这篇关于Golang 语言map底层实现原理解析的文章就介绍到这了,更多相关Golang map底层实现原理内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！
咨 询 客 服