Go——map

一.map介绍和使用

        map是一种无序的基于key-value的数据结构，Go语言的map是引用类型，必须初始化才可以使用。

        1. 定义

        Go语言中，map类型语法如下：

map[KeyType]ValueType
  • KeyType表示键类型
  • ValueType表示值类型

        map类型的变量默认初始值为nil，需要使用make函数来分配内存。语法为：

make(map[KeyType]ValueType, [cap])map[KeyType]ValueType{} //底层也是使用的makemap[KeyType]Value{ //底层也是使用的makekey:value,key:value,...
}

        其中cap表示map的容量，该参数虽然不是必须的，但是我们应该在初始化map的时候就为其指定一个合适的容量。 

        可以使用len()内置函数来获取map键值对的个数。

        注意：map保存的键值对中，键不能被修改，只能修改值。

        2.基本使用

package mainimport "fmt"func main() {scoreMap := make(map[string]int, 8)scoreMap["张三"] = 100scoreMap["小明"] = 90fmt.Println(scoreMap)fmt.Printf("key num is %d\n", len(scoreMap))fmt.Println(scoreMap["小明"])fmt.Printf("type(scoreMap)=%T\n", scoreMap)
}

map也支持在声明时填充元素： 

package mainimport "fmt"func main() {userInfo := map[string]string{"username": "zhansan","password": "123456",}fmt.Println(userInfo)
}

        3. 判断某个键是否存在

        Go语言中有个判断map中的键是否存在的特殊写法：

value, ok := map[key]

        例子：

package mainimport "fmt"func main() {userInfo := map[string]string{"username": "zhansan","passward": "123456",}value, ok := userInfo["passward"]if ok {fmt.Println(value)} else {fmt.Println("passward is not exit")}value, ok = userInfo["sex"]if ok {fmt.Println(value)} else {fmt.Println("sex is not exit")}
}

        4. map的遍历

        遍历key和value：

package mainimport "fmt"func main() {scoreMap := make(map[string]int, 8)scoreMap["小明"] = 100scoreMap["张三"] = 80scoreMap["李四"] = 60for key, value := range scoreMap {fmt.Printf("scoreMap[%s] = %d\n", key, value)}
}

         只遍历key：

注意：遍历map时的元素顺序与添加键值对的顺序无关。 

        5. 删除键值对

        使用delete()内置函数从map中删除一组键值对，格式如下：

delete(map, key)//map:为需要删除键值对的map
//key:表示要删除键值对的键
package mainimport "fmt"func main() {scoreMap := make(map[string]int, 8)scoreMap["小明"] = 100scoreMap["张三"] = 80scoreMap["李四"] = 60value, ok := scoreMap["李四"]if ok {fmt.Println(value)} else {fmt.Println("李四 is not exit")}//删除键值对delete(scoreMap, "李四")value, ok = scoreMap["李四"]if ok {fmt.Println(value)} else {fmt.Println("李四 is not exit")}
}

        6. 按照指定顺序遍历map

        实际时先获取到所有的键，将键设置成指定顺序，再通过键来遍历map。

package mainimport ("fmt""math/rand""sort""time"
)func main() {rand.Seed(time.Now().UnixNano()) //初始化随机种子scoreMap := make(map[string]int, 200)for i := 0; i < 100; i++ {key := fmt.Sprintf("stu%02d", i)scoreMap[key] = rand.Intn(100) //获取0-100的随机数//fmt.Println(key, scoreMap[key])}keys := make([]string, 0, 200)//保存key//按照排序后的key遍历scoreMapfor key := range scoreMap {keys = append(keys, key)}//fmt.Println(keys)sort.Strings(keys) //对keys进行排序for _, key := range keys {fmt.Printf("scoreMap[%s] = %d\n", key, scoreMap[key])}
}

        7. 元素为map类型的切片

package mainimport "fmt"func main() {mapSlice := make([]map[string]string, 3, 10) //并没有为map分配地址空间for index, val := range mapSlice {fmt.Printf("mapSlice[%d] = %v\n", index, val)}//分配地址空间for index, _ := range mapSlice {mapSlice[index] = make(map[string]string, 10)}fmt.Println("---------插入键值对后---------")//插入键值对mapSlice[0]["name"] = "张三"mapSlice[0]["passwd"] = "123123"mapSlice[1]["name"] = "李四"mapSlice[1]["passwd"] = "321321"mm := map[string]string{"name":   "小明","passwd": "123465",}mapSlice = append(mapSlice, mm)for index, val := range mapSlice {fmt.Printf("mapSlice[%d] = %v\n", index, val)}
}

        8. 值为切片类型的map

package mainimport "fmt"func main() {sliceMap := make(map[string][]string, 10) //没有为slice分配空间sliceMap["中国"] = make([]string, 0, 10)sliceMap["中国"] = append(sliceMap["中国"], "北京", "上海", "长沙")key := "美国"value, ok := sliceMap[key]if !ok {value = make([]string, 0)}value = append(value, "芝加哥", "华盛顿")sliceMap[key] = valuefor key, val := range sliceMap {fmt.Printf("sliceMap[%s] = %v\n", key, val)}
}

二.map底层原理

         Go语言的map有两个重要的数据结构 hmap和bmap。

        2.1 map头部数据结构——hmap

        hmap中有几个重要的属性：

  • count：记录了map中实际元素的个数
  • B：控制哈希桶的个数为2^B个
  • buckets：是一个指向长度为2^B大小的类型为bmap的数组
  • oldbuckets：与buckets一样也是指向一个多桶的数组，不同的是oldbuckets指向的是旧桶的地址，当oldbuckets不为空时，表示map正处于扩容阶段。
type hmap struct {// map中元素的个数，使用len返回就是该值count     int// 状态标记// 1: 迭代器正在操作buckets// 2: 迭代器正在操作oldbuckets // 4: go协程正在像map中写操作// 8: 当前的map正在增长，并且增长的大小和原来一样flags     uint8// buckets桶的个数为2^BB         uint8 // 溢出桶的个数noverflow uint16 // key计算hash时的hash种子hash0     uint32// 指向的是桶的地址buckets    unsafe.Pointer// 旧桶的地址，当map处于扩容时旧桶才不为niloldbuckets unsafe.Pointer //扩容之后数据迁移的计数器,记录下次迁移的位置，当nevacuate>旧桶元素个数，数据迁移完nevacuate  uintptr // 额外的map字段,存储溢出桶信息extra *mapextra
}

        创建一个map实际是创建一个指针，指向hmap结构。

        2.2 bmap

        bmap是每一个桶的数据结构，每一个bmap包含8个key和value。

type bmap struct {tophash [bucketCnt]uint8        // len为8的数组，用来快速定位key是否在这个bmap中// 一个桶最多8个槽位，如果key所在的tophash值在tophash中，则代表该key在这个桶中
}

         上面是bmap的静态结构，在编译过程中runtime.bmap会扩展成以下结构：

  • topbits :用来快速定位桶中键值对的位置。
  • keys：键值对的键
  • values：键值对的值
  • overflow：当8个key满的时候，需要新创建一个桶，overflow保存下一个桶的地址。

细节：

        这里将键和键保存到了一起，值和值保存在了一起，为什么不讲键和值保存在一起？

        因为键和值的类型可能不同，结构体内存对齐会浪费空间。

type bmap struct{topbits  [8]uint8keys     [8]keytypevalues   [8]valuetypepad      uintptr        // 内存对齐使用，可能不需要overflow uintptr        // 当bucket 的8个key 存满了之后// overflow 指向下一个溢出桶 bmap，// overflow是uintptr而不是*bmap类型，保证bmap完全不含指针，是为了减少gc，溢出桶存储到extra字段中
}

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