| 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，對于B = 3，當(dāng)hash(key) = 4時， hashtop = 0， bucket = 4，當(dāng)hash(key) = 20時，hashtop = 0， bucket = 4；這個例子我們在搬遷過程還會用到。
內(nèi)存布局類似于這樣：
hashmap-buckets
2. 創(chuàng)建 - makemap
map的創(chuàng)建比較簡單，在參數(shù)校驗(yàn)之后，需要找到合適的B來申請桶的內(nèi)存空間，接著便是穿件hmap這個結(jié)構(gòu)，以及對它的初始化。
makemap
3. 訪問 - mapaccess
對于給定的一個key，可以通過下面的操作找到它是否存在
image.png
方法定義為
// 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)
可見在找不到對應(yīng)key的情況下，會返回nil
4. 分配 - mapassign
為一個key分配空間的邏輯，大致與查找類似；但增加了寫保護(hù)和擴(kuò)容的操作；注意，分配過程和刪除過程都沒有在oldbuckets中查找，這是因?yàn)槭紫纫M(jìn)行擴(kuò)容判斷和操作；如下：
assign
擴(kuò)容是整個hashmap的核心算法，我們放在第6部分重點(diǎn)研究。
新建一個溢出桶，并將其拼接在當(dāng)前桶的尾部，實(shí)現(xiàn)了類似鏈表的操作：
// 獲取當(dāng)前桶的溢出桶
func (b *bmap) overflow(t *maptype) *bmap {
return *(**bmap)(add(unsafe.Pointer(b), uintptr(t.bucketsize)-sys.PtrSize))
}
// 設(shè)置當(dāng)前桶的溢出桶
func (h *hmap) setoverflow(t *maptype, b, ovf *bmap) {
h.incrnoverflow()
if t.bucket.kindkindNoPointers != 0 {
h.createOverflow()
//重點(diǎn)，這里講溢出桶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. 刪除 - mapdelete
刪除某個key的操作與分配類似，由于hashmap的存儲結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表，所以真正刪除key僅僅是將對應(yīng)的slot設(shè)置為empty，并沒有減少內(nèi)存；如下：
mapdelete
6. 擴(kuò)容 - growWork
首先，判斷是否需要擴(kuò)容的邏輯是
func (h *hmap) growing() bool {
return h.oldbuckets != nil
}
何時h.oldbuckets不為nil呢？在分配assign邏輯中，當(dāng)沒有位置給key使用，而且滿足測試條件(裝載因子>6.5或有太多溢出通)時，會觸發(fā)hashGrow邏輯：
func hashGrow(t *maptype, h *hmap) {
//判斷是否需要sameSizeGrow，否則"真"擴(kuò)
bigger := uint8(1)
if !overLoadFactor(int64(h.count), h.B) {
bigger = 0
h.flags |= sameSizeGrow
}
// 下面將buckets復(fù)制給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的變量
h.B += bigger
h.flags = flags
h.oldbuckets = oldbuckets
h.buckets = newbuckets
h.nevacuate = 0
h.noverflow = 0
// 設(shè)置溢出桶
if h.overflow != nil {
if h.overflow[1] != nil {
throw("overflow is not nil")
}
// 交換溢出桶
h.overflow[1] = h.overflow[0]
h.overflow[0] = nil
}
}
OK，下面正式進(jìn)入重點(diǎn)，擴(kuò)容階段；在assign和delete操作中，都會觸發(fā)擴(kuò)容growWork：
func growWork(t *maptype, h *hmap, bucket uintptr) {
// 搬遷舊桶，這樣assign和delete都直接在新桶集合中進(jìn)行
evacuate(t, h, bucketh.oldbucketmask())
//再搬遷一次搬遷過程中的桶
if h.growing() {
evacuate(t, h, h.nevacuate)
}
}
6.1 搬遷過程
一般來說，新桶數(shù)組大小是原來的2倍(在!sameSizeGrow()條件下)，新桶數(shù)組前半段可以"類比"為舊桶，對于一個key，搬遷后落入哪一個索引中呢？
假設(shè)舊桶數(shù)組大小為2^B， 新桶數(shù)組大小為2*2^B，對于某個hash值X
若 X (2^B) == 0，說明 X 2^B，那么它將落入與舊桶集合相同的索引xi中；
否則，它將落入xi + 2^B中。
例如，對于舊B = 3時，hash1 = 4，hash2 = 20，其搬遷結(jié)果類似這樣。
example.png
源碼中有些變量的命名比較簡單，容易擾亂思路，我們注明一下便于理解。
| 變量 | 釋義 |
|---|---|
| x *bmap | 桶x表示與在舊桶時相同的位置，即位于新桶前半段 |
| y *bmap | 桶y表示與在舊桶時相同的位置+舊桶數(shù)組大小，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對應(yīng)的key地址 |
| yk unsafe.Pointer | 索引yi對應(yīng)的key地址 |
| xv unsafe.Pointer | 索引xi對應(yīng)的value地址 |
| yv unsafe.Pointer | 索引yi對應(yīng)的value地址 |
搬遷過程如下：
evacuate
總結(jié)
到目前為止，Golang的map實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)已經(jīng)分析完畢，但不包含迭代器相關(guān)操作。通過分析，我們了解了map是由數(shù)組+鏈表實(shí)現(xiàn)的HashTable，其大小和B息息相關(guān)，同時也了解了map的創(chuàng)建、查詢、分配、刪除以及擴(kuò)容搬遷原理。總的來說，Golang通過hashtop快速試錯加快了查找過程，利用空間換時間的思想解決了擴(kuò)容的問題，利用將8個key(8個value)依次放置減少了padding空間等等。
到此這篇關(guān)于Golang 語言map底層實(shí)現(xiàn)原理解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang map底層實(shí)現(xiàn)原理內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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