数据类型底层实现(一)map

map的底层数据结构为hmap

type hmap struct {
    // Note: the format of the hmap is also encoded in cmd/compile/internal/gc/reflect.go.
    // Make sure this stays in sync with the compiler's definition.
    count     int // # live cells == size of map.  Must be first (used by len() builtin)
    flags     uint8
    B         uint8  // log_2 of # of buckets (can hold up to loadFactor * 2^B items)
    noverflow uint16 // approximate number of overflow buckets; see incrnoverflow for details
    hash0     uint32 // hash seed 

    buckets    unsafe.Pointer // array of 2^B Buckets. may be nil if count==0.
    oldbuckets unsafe.Pointer // previous bucket array of half the size, non-nil only when growing
    nevacuate  uintptr        // progress counter for evacuation (buckets less than this have been evacuated)

    extra *mapextra // optional fields
}

其中hmap的buckets数组大小为2B个元素,也就是有2B个buckets链表。count提供给len()函数使用,结构体中有一个buckets和一个oldbuckets是用来实现增量扩容的。正常使用的情况下oldbuckets为空,只有在扩容的时候才不为空。惰性扩容,不会一次性将所有数据拷贝到新的bucket中,而是在每次访问时放入新的buckets。每次扩容都是上次大小的两倍。

buckets

struct Bucket
{
    uint8  tophash[BUCKETSIZE]; // hash值的高8位数组,它存在是为了快速试错,毕竟只有8位,比较起来会快一点
    Bucket *overflow;           // 溢出桶链表,如果有
    byte   data[1];             // BUCKETSIZE keys followed by BUCKETSIZE values
};

hash值的低8位标识一个Bucket,byte存放的是8个key/value对,存放顺序是key0key1key2...value0value1value2...


image.png

这样可以保证key0/value0/key1/value1因为内存对齐带来的内部内存碎片

hmap的大体结构

image.png

首先key经过hash函数生成hash值,通过哈希值的低8位来判断当前数据属于哪个桶(bucket),找到bucket以后,通过哈希值的高八位与bucket存储的高位哈希值循环比对,如果相同就比较刚才找到的底层数组的key值,如果key相同,取出value。如果高八位hash值在此bucket没有,或者有,但是key不相同,就去链表中下一个溢出bucket中查找,直到查找到链表的末尾

hmap的查找

image.png

hmap的赋值

image.png

hmap的删除

image.png

并不真正的删除,而是将对应的tophash数组中对应的位置设为empty

hmap的扩容

当map长度/2^B达到装载因子后会进行扩容:将原来bucket数组数量扩充一倍,产生一个新的bucket数组,也就是bmap的buckets属性指向的数组。这样bmap中的oldbuckets属性指向的就是旧bucket数组。只有当访问原来就的bucket数组时,才会将就得bucket拷贝到新的bucket数组,进行渐进式的扩容。当然旧的数据不会删除,而是去掉引用,等待gc回收

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