Go语言map、slice、channel底层实现(go面试)

slice

切片是一个引用类型,其底层实现是一个结构体,包含以下字段:

ptr:一个指向底层数组的指针,指针指向数组的第一个元素。
len:切片当前包含的元素数量。
cap:切片的容量,即底层数组从切片的起始位置到底层数组末尾的元素数量。

Map

map 的底层实现是一个哈希表(hash table),实际上是维护一个数组,它通过将键映射到一个固定大小的数组(桶)中,然后在每个桶中存储对应的值。通过哈希函数,可以将键转换为数组索引,从而快速定位到对应的桶。
如何解决哈希冲突:每个桶存储了一个链表或红黑树,用于解决哈希冲突(多个键映射到同一个桶的情况)在哈希表(hash table)中,桶(bucket)是用于存储键值对的容器。每个桶可以存储一个或多个键值对。

map 的底层数据结构是 hmap 结构体:

type hmap struct {count     int #表示当前 map 中的键值对数量。flags     uint8 #表示一些标志位,用于标识 map 的状态和特性。B         uint8 #表示桶的数量的对数。B 的值决定了哈希表的大小,即桶的数量为 2^B。noverflow uint16 #表示溢出桶的数量,即哈希冲突时使用的额外桶的数量hash0     uint32 #表示哈希种子值,用于计算键的哈希值buckets    unsafe.Pointer #是一个指向桶数组的指针,存储了实际的键值对数据oldbuckets unsafe.Pointer #是一个指向旧的桶数组的指针,用于扩容时的过渡状态nevacuate  uintptr #表示正在迁移的桶的数量,即正在从旧桶迁移到新桶的过程中的桶数量extra *mapextra #是一个指向额外信息的指针,用于存储一些额外的数据
}

map底层如何删除一个键值对:

delete(mp, "name")

从底层角度讲,分为以下几个步骤

1:根据key计算哈希,值找到对应的桶
2:在桶中遍历链表或者红黑树找到对应节点
3:根据链表or红黑树的规则删除节点
4:删除节点后,桶中没有其他节点了,将桶置为 nil,表示该桶为空
5:更新 map 的计数器count,将键值对的数量减一

懂得了如何删除,插入和查询大概流程也是这样,插入先检查有无节点,有则更新,无则插入并且对count++,查询直接遍历就行

channel

通道底层数据结构是 hchan 结构体

type hchan struct {qcount   uint           // 当前队列中的元素个数dataqsiz uint           // 缓冲区的大小buf      unsafe.Pointer // 缓冲区的指针elemsize uint16         // 元素的大小closed   uint32         // 通道是否已关闭的标志elemtype *_type         // 元素的类型sendx    uint           // 发送操作的索引recvx    uint           // 接收操作的索引recvq    waitq          // 接收操作的等待队列sendq    waitq          // 发送操作的等待队列lock     mutex          // 互斥锁
}

这里对channel的操作遇到注意几个点:
对已经关闭的通道写入:报错
对已经关闭的通道读取:(1)若通道有数据:数据照样读取出来
(2)若通道无数据:返回通道类型的零值和false

最后,学习一项数据结构或者技巧,我们不仅仅要掌握如何使用,最好要了解他们背后的原理,这样可以加深对其的理解

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