【Golang 面试题】每日 3 题（二十）

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58. Go Map 中 mapextra 结构体实现

当 map 的 key 和 value 都不是指针类型时候，bmap 将完全不包含指针，那么 gc 时候就不用扫描 bmap。bmap 指向溢出桶的字段 overflow 是 uintptr 类型，为了防止这些 overflow 桶被 gc 掉，所以需要 mapextra.overflow 将它保存起来。如果 bmap 的 overflow 是 *bmap 类型，那么 gc 扫描的是一个个拉链表，效率明显不如直接扫描一段内存 (hmap.mapextra.overflow)。

type mapextra struct {overflow    *[]*bmap// overflow 包含的是 hmap.buckets 的 overflow 的 bucketsoldoverflow *[]*bma// oldoverflow 包含扩容时 hmap.oldbuckets 的 overflow 的 bucketnextOverflow *bmap // 指向空闲的 overflow bucket 的指针
}

总结

bmap（bucket）内存数据结构可视化如下:

注意到 key 和 value 是各自放在一起的，并不是 key/value/key/value/… 这样的形式，当 key 和 value 类型不一样的时候，key 和 value 占用字节大小不一样，使用 key/value 这种形式可能会因为内存对齐导致内存空间浪费，所以 Go 采用 key 和 value 分开存储的设计，更节省内存空间。

59. Go Map 遍历为什么是无序的？

使用 range 多次遍历 map 时输出的 key 和 value 的顺序可能不同。这是 Go 语言的设计者们有意为之，旨在提示开发者们，Go 底层实现并不保证 map 遍历顺序稳定，请大家不要依赖 range 遍历结果顺序。

主要原因有 2 点：

map 在遍历时，并不是从固定的 0 号 bucket 开始遍历的，每次遍历，都会从一个随机值序号的 bucket，再从其中随机的 cell 开始遍历。
map 遍历时，是按序遍历 bucket，同时按需遍历 bucket 中和其 overflow bucket 中的 cell。但是 map 在扩容后，会发生 key 的搬迁，这造成原来落在一个 bucket 中的 key，搬迁后，有可能会落到其他 bucket 中了，从这个角度看，遍历 map 的结果就不可能是按照原来的顺序了。

map 本身是无序的，且遍历时顺序还会被随机化，如果想顺序遍历 map，需要对 map key 先排序，再按照 key 的顺序遍历 map。

func TestMapRange(t *testing.T) {m := map[int]string{1: "a", 2: "b", 3: "c"}t.Log("first range:")for i, v := range m {t.Logf("m[%v]=%v ", i, v)}t.Log("second range:")for i, v := range m {t.Logf("m[%v]=%v ", i, v)}// 实现有序遍历var sl []int// 把 key 单独取出放到切片for k := range m {sl = append(sl, k)}// 排序切片sort.Ints(sl)// 以切片中的 key 顺序遍历 map 就是有序的了for _, k := range sl {t.Log(k, m[k])}
}

60. Go Map 为什么是非线程安全的？

map 默认是并发不安全的，同时对 map 进行并发读写时，程序会 panic，原因如下：

Go 官方在经过了长时间的讨论后，认为 Go map 更应适配典型使用场景（不需要从多个 goroutine 中进行安全访问），而不是为了小部分情况（并发访问），导致大部分程序付出加锁代价（性能），决定了不支持。

场景: 2 个协程同时读和写，以下程序会出现致命错误：fatal error: concurrent map writes

package mainimport ("fmt""time"
)func main() {s := make(map[int]int)for i := 0; i < 100; i++ {go func(i int) {s[i] = i}(i)}for i := 0; i < 100; i++ {go func(i int) {fmt.Printf("map第%d个元素值是%d", i, s[i])}(i)}time.Sleep(1 * time.Second)
}