1.三万字带你认识 Go 底层 map 的扩扩容实现
2.golang map 源码解读(8问)
3.HashMap 的初始值和最大值和扩容因子
4.结合源码探究HashMap初始化容量问题
5.map在golang的底层实现和源码分析
三万字带你认识 Go 底层 map 的实现
map在Go语言中是一种基础数据结构,广泛应用于日常开发。容源其设计遵循“数组+链表”的扩扩容通用思路,但Go语言在具体实现上有着独特的容源设计。本文将带你深入了解Go语言中map的扩扩容底层实现,包括数据结构设计、容源溯源码燕窝投资性能优化策略以及关键操作的扩扩容内部实现。
在Go语言的容源map中,数据存储在数组形式的扩扩容桶(bucket)中,每个桶最多容纳8对键值对。容源哈希值的扩扩容低位用于选择桶,而高位则用于在独立的容源桶中区分键。这种设计有助于高效地处理冲突和实现快速访问。扩扩容
源码位于src/runtime/map.go,容源展示了map的扩扩容内部结构和操作。在该文件中,定义了桶和map的内存模型,桶的内存结构示例如下。每个桶的前7-8位未被使用,用于存储键值对,避免了不必要的内存填充。在桶的末尾,还有一个overflow指针,用于连接超过桶容量的键值对,以构建额外的桶。
初始化map有两种方式,根据是否指定初始化大小和hint值,调用不同的爱赢体育源码函数进行分配。对于不指定大小或hint值小于8的情况,使用make_small函数直接在堆上分配。当hint值大于8时,调用makemap函数进行初始化。
插入操作的核心是找到目标键值对的内存地址,并通过该地址进行赋值。在实现中,没有直接将值写入内存,而是返回值在内存中的对应地址,以便后续进行赋值操作。同时,当桶达到容量上限时,会创建新的溢出桶来容纳多余的数据。
查询操作通过遍历桶来实现,找到对应的键值对。对于查询逻辑的优化,Go语言提供了不同的函数实现,如mapaccess1、mapaccess2和mapaccessK等,它们在不同场景下提供高效的关键字查找和值获取。
当map需要扩容时,Go语言会根据装载因子进行决策,以保持性能和内存使用之间的平衡。扩容操作涉及到数据搬移,通过hashGrow()和growWork()函数实现。增量扩容增加桶的数量,而等量扩容则通过重新排列元素提高桶的短视频跳转源码利用率。
删除操作在Go语言中同样高效,利用map的内部机制快速完成。迭代map时,可以使用特定的函数遍历键值对,实现对数据的访问和操作。
通过深入分析Go语言中map的实现,我们可以看到Go开发者在设计时的巧妙和全面考虑,不仅关注内存效率,还考虑到数据结构在不同情况下的复用和性能优化。这种设计思想不仅体现在map自身,也对后续的缓存库等开发产生了深远的影响。
综上所述,Go语言中map的底层实现展示了高效、灵活和强大的设计原则,为开发者提供了强大的工具,同时也启发了其他数据结构和库的设计。了解这些细节有助于我们更深入地掌握Go语言的特性,并在实际开发中做出更优的选择。
golang map 源码解读(8问)
map底层数据结构为hmap,包含以下几个关键部分:
1. buckets - 指向桶数组的指针,存储键值对。
2. count - 记录key的数量。
3. B - 桶的数量的对数值,用于计算增量扩容。
4. noverflow - 溢出桶的数量,用于等量扩容。
5. hash0 - hash随机值,智能p图源码增加hash值的随机性,减少碰撞。
6. oldbuckets - 扩容过程中的旧桶指针,判断桶是否在扩容中。
7. nevacuate - 扩容进度值,小于此值的已经完成扩容。
8. flags - 标记位,用于迭代或写操作时检测并发场景。
每个桶数据结构bmap包含8个key和8个value,以及8个tophash值,用于第一次比对。
overflow指向下一个桶,桶与桶形成链表存储key-value。
结构示意图在此。
map的初始化分为3种,具体调用的函数根据map的初始长度确定:
1. makemap_small - 当长度不大于8时,只创建hmap,不初始化buckets。
2. makemap - 当长度参数为int时,底层调用makemap。
3. makemap - 初始化hash0,计算对数B,并初始化buckets。
map查询底层调用mapaccess1或mapaccess2,前者无key是否存在的bool值,后者有。
查询过程:计算key的气象数据上传源码hash值,与低B位取&确定桶位置,获取tophash值,比对tophash,相同则比对key,获得value,否则继续寻找,直至返回0值。
map新增调用mapassign,步骤包括计算hash值,确定桶位置,比对tophash和key值,插入元素。
map的扩容有两种情况:当count/B大于6.5时进行增量扩容,容量翻倍,渐进式完成,每次最多2个bucket;当count/B小于6.5且noverflow大于时进行等量扩容,容量不变,但分配新bucket数组。
map删除元素通过mapdelete实现,查找key,计算hash,找到桶,遍历元素比对tophash和key,找到后置key,value为nil,修改tophash为1。
map遍历是无序的,依赖mapiterinit和mapiternext,选择一个bucket和offset进行随机遍历。
在迭代过程中,可以通过修改元素的key,value为nil,设置tophash为1来删除元素,不会影响遍历的顺序。
HashMap 的初始值和最大值和扩容因子
HashMap 初始化默认值为。你可以通过构造函数自定义初始值。
最大值为1<<,这个值表示2的次方。在HashMap的源码注释中有明确说明。
理解左移操作符<<是关键,它执行二进制左移操作。例如,1 << x 等同于2的x次方。
当存储元素超过最大值时,HashMap会强制将数组大小capacity设置为最大值。
初始化和扩容时,数组大小capacity被限制在两个地方:通过tableSizeFor()函数设置为2的幂次,不超过最大值;或在容量翻倍时,设置为1 << ,但实际容量为Integer.MAX_VALUE避免整型溢出。
加载因子,即扩容因子,决定何时进行扩容。比如,加载因子为0.5,初始化容量为时,当元素数达到8个,HashMap会进行扩容。加载因子为0.时,考虑性能与容量平衡。
以上参数在JDK源代码中定义,是使用HashMap的基础。
结合源码探究HashMap初始化容量问题
探究HashMap初始化容量问题
在深入研究HashMap源码时,有一个问题引人深思:为何在知道需要存储n个键值对时,我们通常会选择初始化容量为capacity = n / 0. + 1?
本文旨在解答这一疑惑,适合具备一定HashMap基础知识的读者。请在阅读前,思考以下问题:
让我们通过解答这些问题,逐步展开对HashMap初始化容量的深入探讨。
源码探究
让我们从实际代码出发,通过debug逐步解析HashMap的初始化逻辑。
举例:初始化一个容量为9的HashMap。
执行代码后,我们发现初始化容量为,且阈值threshold设置为。
解析
通过debug,我们首先关注到构造方法中的初始化逻辑。注意到,初始化阈值时,实际调用的是`tabliSizeFor(int n)`方法,它返回第一个大于等于n的2的幂。例如,`tabliSizeFor(9)`返回,`tabliSizeFor()`返回,`tabliSizeFor(8)`返回8。
继续解析
在构造方法结束后,我们通过debug继续追踪至`put`方法,直至`putVal`方法。
在`putVal`方法中,我们发现当第一次调用`put`时,table为null,从而触发初始化逻辑。在初始化过程中,关键在于`resize()`方法中对新容量`newCap`的初始化,即等于构造方法中设置的阈值`threshold`()。
阈值更新
在初始化后,我们进一步关注`updateNewThr`的代码逻辑,发现新的阈值被更新为新容量乘以负载因子,即 * 0.。
案例分析
举例:初始化一个容量为8的HashMap。
解答:答案是8,因为`tableSizeFor`方法返回大于等于参数的2的幂,而非严格大于。
扩容问题
举例:当初始化容量为时,放入9个不同的entry是否会引发扩容。
解答:不会,因为扩容条件与阈值有关,当map中存储的键值对数量大于阈值时才触发扩容。根据第一问,初始化容量是,阈值为 * 0. = 9,我们只放了9个,因此不会引起扩容。
容量选择
举例:已知需要存储个键值对,如何选择合适的初始化容量。
解答:初始化容量的目的是减少扩容次数以提高效率并节省空间。选择容量时,应考虑既能防止频繁扩容又能充分利用空间。具体选择取决于实际需求和预期键值对的数量。
总结
通过本文的探讨,我们深入了解了HashMap初始化容量背后的逻辑和原因。希望这些解析能够帮助您更深入地理解HashMap的内部工作原理。如果您对此有任何疑问或不同的见解,欢迎在评论区讨论。
最后,如有帮助,欢迎点赞分享。
map在golang的底层实现和源码分析
在Golang 1..2版本中,map的底层实现由两个核心结构体——hmap和bmap(此处用桶来描述)——构建。初始化map,如`make(map[k]v, hint)`,会创建一个hmap实例,包含map的所有信息。makemap函数负责创建hmap、计算B值和初始化桶数组。
Golang map的高效得益于其巧妙的设计:首先,key的hash值的后B位作为桶索引;其次,key的hash值的前8位决定桶内结构体的数组索引,包括tophash、key和value;tophash数组还用于存储标志位,当桶内元素为空时,标志位能快速识别。读写删除操作充分利用了这些设计,包括更新、新增和删除key-value对。
删除操作涉及到定位key,移除地址空间,更新桶内tophash的标志位。而写操作,虽然mapassign函数返回value地址但不直接写值,实际由编译器生成的汇编指令提高效率。扩容和迁移机制如sameSizeGrow和biggerSizeGrow,针对桶利用率低或桶数组满的情况,通过调整桶结构和数组长度,优化查找效率。
evacuate函数负责迁移数据到新的桶区域,并清理旧空间。最后,虽然本文未详述,但订阅"后端云"公众号可获取更多关于Golang map底层实现的深入内容。