1. Map 使用時(shí)需要注意哪些問(wèn)題?

• Map 的鍵必須是可比較的類型，如整數(shù)、字符串和指針等，但是切片、函數(shù)和結(jié)構(gòu)體等類型是不可比較的，因此不能用作鍵。
• Map 中的元素是無(wú)序的，這意味著遍歷 Map 時(shí)，元素的順序可能會(huì)隨機(jī)改變。
• Map 的容量是動(dòng)態(tài)變化的，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整容量以適應(yīng)新的元素。
• 如果使用未初始化的 Map，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。需要使用 make() 函數(shù)來(lái)初始化 Map。
• Map 在并發(fā)環(huán)境下不是安全的。如果需要在并發(fā)環(huán)境下使用 Map，需要使用 sync 包中提供的鎖機(jī)制來(lái)保護(hù) Map。

2. Map 擴(kuò)容是怎么實(shí)現(xiàn)的？

在 Go 中，Map 的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是基于哈希表（hash table）的，因此，當(dāng) Map 中的鍵值對(duì)數(shù)量增加時(shí)，Map 會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容以提供更多的存儲(chǔ)空間。下面是 Go Map 擴(kuò)容的具體步驟：

• 當(dāng) Map 中的元素?cái)?shù)量超過(guò)了負(fù)載因子（load factor）和哈希表容量的乘積時(shí)，map 就會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作。在 Go 中，負(fù)載因子默認(rèn)為 6.5。
• Go Map 在擴(kuò)容時(shí)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的哈希表，并將原來(lái)的鍵值對(duì)重新散列到新的哈希表中。為了減少哈希沖突，新哈希表的容量是原來(lái)的兩倍，并且容量一定是 2 的冪次方。
• 在重新散列過(guò)程中，Go Map 會(huì)根據(jù)哈希值將原來(lái)的鍵值對(duì)分配到新哈希表中的對(duì)應(yīng)位置上。如果兩個(gè)鍵值對(duì)的哈希值相同，會(huì)使用鏈?zhǔn)焦１恚╟hained hash table）的方式進(jìn)行處理，將它們放在同一個(gè)桶（bucket）中。
• 一旦所有的鍵值對(duì)都已經(jīng)重新散列到新的哈希表中，Go Map 就會(huì)將原來(lái)的哈希表釋放掉，將新的哈希表作為 Map 的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

注意：  由于擴(kuò)容操作可能會(huì)導(dǎo)致大量的重新散列操作，因此在擴(kuò)容時(shí)可能會(huì)造成一定的性能影響。為了避免頻繁擴(kuò)容，可以在創(chuàng)建 Map 時(shí)指定一個(gè)較大的容量，或者手動(dòng)調(diào)用 runtime.GC()  來(lái)觸發(fā)垃圾回收操作，以釋放未使用的內(nèi)存。

3. Map 的 panic 能被 recover 嗎?

不能，并發(fā)讀寫 Map 也是很容易遇到的問(wèn)題。如下代碼可以驗(yàn)證：

package main
import (
  "fmt"
)
func foo(){
  defer func(){
      if err := recover(); err != nil {
          fmt.Println(err)
      }
  }()
  var bar = make(map[int]int)
  go func(){
      defer func(){
          if err := recover(); err != nil {
              fmt.Println(err)
          }
      }()
      for{
          _ = bar[1]
      }
  }()
  for{
      bar[1]=1
  }
}
func main(){
  foo()
  fmt.Println("exit")
}

輸出：

fatal error: concurrent map read and map write

goroutine 18 [running]:
runtime.throw({0x1021bdf62?, 0x0?})
        /opt/homebrew/Cellar/go@1.18/1.18.10/libexec/src/runtime/panic.go:992 +0x50 fp=0x14000046f70 sp=0x14000046f40 pc=0x10215f050
runtime.mapaccess1_fast64(0x0?, 0x0?, 0x1)
        /opt/homebrew/Cellar/go@1.18/1.18.10/libexec/src/runtime/map_fast64.go:22 +0x174 fp=0x14000046f90 sp=0x14000046f70 pc=0x10213eaa4
main.foo.func2()
        /Users/xxx/go/learn/main.go:43 +0x50 fp=0x14000046fd0 sp=0x14000046f90 pc=0x1021b8a00
runtime.goexit()
        /opt/homebrew/Cellar/go@1.18/1.18.10/libexec/src/runtime/asm_arm64.s:1270 +0x4 fp=0x14000046fd0 sp=0x14000046fd0 pc=0x10218aa64
created by main.foo
        /Users/xxx/go/learn/main.go:36 +0x84

goroutine 1 [runnable]:
main.foo()
        /Users/xxx/go/learn/main.go:47 +0x98
main.main()
        /Users/xxx/go/learn/main.go:52 +0x20
exit status 2

輸出日志里沒(méi)有出現(xiàn)我們?cè)诔绦蚰┪泊蛴〉?nbsp;exit，而是直接將調(diào)用棧打印出來(lái)了。查看底層 /opt/homebrew/Cellar/go@1.18/1.18.10/libexec/src/runtime/map_fast64.go:22 中的代碼不難發(fā)現(xiàn)這幾行：

if h.flags&hashWriting != 0 {
  throw("concurrent map read and map write")
}

小結(jié)一下：

• map會(huì)檢測(cè)是否存在并發(fā)寫
• 如果檢測(cè)到并發(fā)寫會(huì)調(diào)用runtime.throw() 函數(shù)拋出異常，這種異常是無(wú)法在業(yè)務(wù)代碼中通過(guò) recover 捕獲的，直接 error。這點(diǎn)最為致命。
• 如果要并發(fā)寫 map 必須在業(yè)務(wù)層面上加鎖（sync.Mutex或sync.RWMutext）或使用sync.Map

4. 并發(fā)使用 Map 除了加鎖還有什么其他方案嗎？

除了加鎖之外，Go 并發(fā)使用 Map 的其他常見解決方案包括使用 sync.Map 和使用并發(fā)安全的第三方 Map 庫(kù)。

1、使用 sync.Map sync.Map 是 Go 1.9 新增的一種并發(fā)安全的 Map，它的讀寫操作都是并發(fā)安全的，無(wú)需加鎖。使用 sync.Map 的示例代碼如下：

var m sync.Map
m.Store("name", "程序員祝融")
value, ok := m.Load("name")
if ok {
    fmt.Println(value)
}
// 輸出程序員祝融

2、使用并發(fā)安全的第三方 Map 庫(kù) 除了使用 sync.Map，還可以使用其他第三方的并發(fā)安全的 Map 庫(kù)，如 concurrent-map、ccmap 等。這些庫(kù)的使用方式與 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的 Map 類似，但它們都提供了更高效、更可靠的并發(fā)安全保證。

注意：  使用并發(fā)安全的第三方 Map 庫(kù)可能會(huì)導(dǎo)致額外的依賴和復(fù)雜性，因此需要仔細(xì)評(píng)估是否值得使用。

5. sync.Map 和加鎖的區(qū)別是什么？

• sync.Map 和使用鎖的區(qū)別在于，sync.Map 不需要在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)進(jìn)行加鎖和解鎖操作。相比之下，使用鎖需要在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)顯式地加鎖和解鎖，以避免競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。
• 在使用鎖時(shí)，當(dāng)多個(gè) goroutine 同時(shí)訪問(wèn)同一塊數(shù)據(jù)時(shí)，必須通過(guò)加鎖來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)條件。這意味著只有一個(gè) goroutine 能夠訪問(wèn)該數(shù)據(jù)，并且在該 goroutine 完成工作后，其他 goroutine 才能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)。這種方式可以確保數(shù)據(jù)的一致性，但是加鎖會(huì)帶來(lái)額外的開銷，并且在高并發(fā)情況下可能會(huì)影響性能。
• 相比之下，sync.Map 使用了更高級(jí)的算法來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，而不需要顯式地進(jìn)行加鎖和解鎖。當(dāng)多個(gè) goroutine 同時(shí)訪問(wèn) sync.Map 時(shí)，它會(huì)自動(dòng)分配不同的段來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且每個(gè)段都有自己的讀寫鎖，以避免競(jìng)爭(zhēng)條件。這種方式可以提高并發(fā)性能，減少開銷，并且避免死鎖等問(wèn)題。

因此，當(dāng)需要在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)安全地共享數(shù)據(jù)時(shí)，可以考慮使用 sync.Map 來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，并提高性能。而當(dāng)需要在使用鎖時(shí)，需要顯式地加鎖和解鎖來(lái)保證數(shù)據(jù)一致性和避免競(jìng)爭(zhēng)條件。

6. Map 的查詢時(shí)間復(fù)雜度？

Go 中的 Map 底層實(shí)現(xiàn)采用了哈希表，因此其查詢時(shí)間復(fù)雜度為 O(1)，最壞情況為 O(n)。

7.Map Rehash 的策略是怎樣的？什么時(shí)機(jī)會(huì)發(fā)生 Rehash？

當(dāng)哈希表中的元素?cái)?shù)量達(dá)到一定閾值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)哈希表的擴(kuò)容操作，也就是進(jìn)行 rehash。

Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的哈希表實(shí)現(xiàn)在以下情況下會(huì)觸發(fā) rehash 操作：

• 當(dāng)哈希表中的元素?cái)?shù)量超過(guò)了哈希表容量的 2/3 時(shí)，會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作。此時(shí)，哈希表的容量會(huì)翻倍，并且哈希表中所有的元素都會(huì)重新哈希到新的槽位中。
• 當(dāng)哈希表中的元素?cái)?shù)量過(guò)少，而哈希表的容量過(guò)大時(shí)，會(huì)觸發(fā)收縮操作。此時(shí)，哈希表的容量會(huì)減半，并且哈希表中所有的元素都會(huì)重新哈希到新的槽位中。
• 當(dāng)哈希表的探測(cè)序列過(guò)長(zhǎng)時(shí)，會(huì)觸發(fā)重排操作。此時(shí)，哈希表中的元素不會(huì)重新哈希，但是它們的存儲(chǔ)位置會(huì)發(fā)生變化，從而減少聚簇現(xiàn)象，提高哈希表的性能。

在進(jìn)行 rehash 操作時(shí)，哈希表會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)重新哈希后的元素，然后將舊數(shù)組中的元素逐個(gè)復(fù)制到新數(shù)組中。由于重新哈希的過(guò)程比較耗時(shí)，因此 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的哈希表實(shí)現(xiàn)采用了增量式 rehash 策略，在擴(kuò)容和收縮時(shí)只會(huì)處理一部分元素，避免一次性處理過(guò)多元素導(dǎo)致性能下降。具體來(lái)說(shuō)，增量式 rehash 的策略是：

• 將新數(shù)組的容量設(shè)置為舊數(shù)組的兩倍或一半，并且將哈希表的增量計(jì)數(shù)器加一。
• 在對(duì)哈希表進(jìn)行操作時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)增量計(jì)數(shù)器的值達(dá)到了一個(gè)閾值，就會(huì)開始進(jìn)行增量式 rehash 操作，將一部分元素從舊數(shù)組中復(fù)制到新數(shù)組中，并且重新計(jì)算這些元素的哈希值。
• 在完成一次增量式 rehash 操作后，會(huì)將哈希表的增量計(jì)數(shù)器清零。

通過(guò)增量式 rehash 的策略，Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的哈希表實(shí)現(xiàn)可以在保證較短的 rehash 時(shí)間的同時(shí)，避免一次性處理過(guò)多元素導(dǎo)致性能下降。

8. Map Rehash 具體會(huì)影響什么？哈希結(jié)果會(huì)受到什么影響？

rehash 操作會(huì)影響 Map 的性能。由于重新計(jì)算鍵的哈希值，rehash 操作會(huì)消耗一定的計(jì)算資源。此外，在 rehash 過(guò)程中，原始哈希表的所有鍵值對(duì)都需要復(fù)制到新的哈希表中，因此 rehash 操作還會(huì)消耗一定的內(nèi)存空間和時(shí)間。

rehash 操作不會(huì)直接影響哈希結(jié)果。哈希結(jié)果是由哈希函數(shù)計(jì)算得出的，與 Map 中元素的數(shù)量和布局無(wú)關(guān)。rehash 操作只會(huì)影響哈希表的布局，即每個(gè)鍵在哈希表中的位置會(huì)發(fā)生變化，但是每個(gè)鍵的哈希值并不會(huì)改變。

9. Map Rehash 過(guò)程中存放在舊桶的元素如何遷移？

rehash 操作會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的哈希表，同時(shí)保留舊的哈希表不變。然后，它會(huì)依次遍歷舊哈希表中的每個(gè)桶，將桶中的所有鍵值對(duì)復(fù)制到新哈希表中對(duì)應(yīng)的桶中。在遍歷每個(gè)桶時(shí)，如果桶中的元素已經(jīng)被刪除，則跳過(guò)這些元素。

當(dāng)遍歷到一個(gè)桶時(shí)，Map 實(shí)現(xiàn)會(huì)首先獲取舊哈希表中該桶的互斥鎖，以確保在復(fù)制元素時(shí)不會(huì)有并發(fā)訪問(wèn)的問(wèn)題。然后，它會(huì)遍歷桶中的所有鍵值對(duì)，對(duì)于每個(gè)鍵值對(duì)，它會(huì)計(jì)算鍵在新哈希表中的位置，并將鍵值對(duì)插入到對(duì)應(yīng)的桶中。插入過(guò)程中，如果新哈希表中對(duì)應(yīng)的桶已經(jīng)存在元素，則會(huì)將新元素插入到該桶的鏈表的尾部。

在整個(gè) rehash 過(guò)程中，新哈希表會(huì)保持為空，直到所有元素都被復(fù)制完畢。復(fù)制完成后，Map 實(shí)現(xiàn)會(huì)用新哈希表替換舊哈希表，并釋放舊哈希表占用的內(nèi)存空間。這樣，Map 中的所有元素都被遷移到了新哈希表中。

需要注意的是，在 rehash 過(guò)程中，如果有并發(fā)訪問(wèn) Map，則可能會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)條件。因此，Go 語(yǔ)言中的 Map 不是線程安全的。如果需要在多個(gè) goroutine 中訪問(wèn) Map，則需要使用互斥鎖或其他并發(fā)安全的機(jī)制來(lái)保護(hù)訪問(wèn)。

10. sync.Map 的 Load() 方法流程？

sync.Map 中的 Load() 方法用于獲取指定鍵對(duì)應(yīng)的值，其流程如下：

• Load() 方法首先會(huì)獲取 sync.Map 內(nèi)部的讀鎖，以確保在訪問(wèn) map 中的數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)被其他 goroutine 干擾。如果此時(shí)有其他 goroutine 正在寫入 sync.Map，則 Load() 方法會(huì)阻塞，直到寫入操作完成。
• Load() 方法接著會(huì)在 sync.Map 中查找指定的鍵，并返回其對(duì)應(yīng)的值。如果指定鍵不存在，則 Load() 方法會(huì)返回一個(gè)零值和一個(gè)布爾值，表示該鍵不存在。
• Load() 方法完成后，會(huì)釋放 sync.Map 的讀鎖，以便其他 goroutine 可以讀取或?qū)懭?nbsp;map。

注意：雖然 sync.Map 可以在多個(gè) goroutine 中安全地訪問(wèn)和修改，但由于其內(nèi)部仍然使用鎖來(lái)保證并發(fā)安全，因此在高并發(fā)場(chǎng)景下，其性能可能不如非并發(fā)安全的 map 類型。因此，在并發(fā)性能要求較高的場(chǎng)景下，建議使用更為輕量級(jí)的并發(fā)控制機(jī)制，例如互斥鎖和讀寫鎖，  來(lái)保護(hù)普通的 map。

11. sync.Map Store() 如何保持緩存層和底層 Map 數(shù)據(jù)是相同的?

在 Go 語(yǔ)言的 sync.Map 中，Store() 方法用于向映射中存儲(chǔ)一個(gè)鍵值對(duì)。為了保持緩存層和底層 map 數(shù)據(jù)的一致性，sync.Map 使用了一種特殊的機(jī)制，具體流程如下：

• 當(dāng)使用 Store() 方法向 sync.Map 存儲(chǔ)一個(gè)鍵值對(duì)時(shí)，首先會(huì)將鍵和值打包成一個(gè) interface{} 類型的元素，并將該元素存儲(chǔ)在一個(gè) map 類型的緩存層中。
• 當(dāng)緩存層中的元素?cái)?shù)量達(dá)到一定閾值（默認(rèn)為256）時(shí)，sync.Map 會(huì)將緩存層中的所有元素都復(fù)制到一個(gè)新的底層 map 中，并將原來(lái)的底層 map 替換為新的底層 map。
• 在底層 map 替換過(guò)程中，sync.Map 會(huì)先獲取一個(gè)寫鎖，以確保沒(méi)有其他 goroutine 在此期間對(duì)底層 map 進(jìn)行讀寫操作。
• sync.Map 將緩存層中的所有元素復(fù)制到新的底層 map 中，并在底層 map 上調(diào)用 Store() 方法來(lái)存儲(chǔ)這些元素。這樣，所有新的元素都被添加到新的底層 map 中，而原來(lái)的底層 map 中的元素則被保留下來(lái)。
• 當(dāng)新的底層 map 中的元素添加完成后，sync.Map 會(huì)釋放寫鎖，并將緩存層中的元素清空。這樣，緩存層和底層 map 的數(shù)據(jù)就保持了一致性。

注意：  sync.Map 使用緩存層和底層 map 之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制來(lái)避免鎖的使用，從而提高了并發(fā)性能。然而，由于緩存層和底層 map 之間存在一定的延遲和不一致性，因此在一些特殊的場(chǎng)景下，可能會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題，需要特別注意。

到此這篇關(guān)于Go語(yǔ)言針對(duì)Map的11問(wèn)你知道幾個(gè)?的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語(yǔ)言Map內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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