PHP 数组与 golang map前言 php 做了多年，然后接触了go的项目，感觉go 语言非常强大，有php不具

前言

php 做了多年，然后接触了go的项目，在go的项目用map来代替php的数组，因为它们都是key,value 键值对的，用的时候发现golang的map并不能保证元素写的顺序性。

内容

下面我对php数组和golang map的底层结构来分析，为什么php数组是有序的，然后golang map是无顺的。

PHP 数组实现

有序php7 对php5 数组做了重新设计，所有下面分别介绍。

1.php5 底层实现

1.1 底层代码

代码位置 Zend/zend_hash.h


typedef struct bucket {
	ulong h; //数组key hash之后的索引值或者数字索引值					
	uint nKeyLength; //数组key的字符串长度，如果是数字索引值那为0
	void *pData;//实际数据存储的地址，一般是数据的副本，如果是指针数据，则同*pDataprt，指向存储数据zval 
	void *pDataPtr;//引用数据存储的地址，如果值指针数据，那么指向同*pData ，指向存在数据的zval
	struct bucket *pListNext; //数组中下一个元素地址
	struct bucket *pListLast; //数组中上一个元素地址
	struct bucket *pNext; //同一个桶中下一个元素地址
	struct bucket *pLast; //同一个桶中上一个元素地址
	const char *arKey;
} Bucket;

typedef struct _hashtable {
	uint nTableSize; //哈希表中Bucket的槽的数量，初始值为8，每次resize时以2倍速度增长
	uint nTableMask;
	uint nNumOfElements; //数组元素的个数
	ulong nNextFreeElement; //下一个数字索引的位置 
	Bucket *pInternalPointer;
	Bucket *pListHead; //数组中第一个元素地址
	Bucket *pListTail; //数组中最后一个元素地址
	Bucket **arBuckets; //指针数组,数组中每个元素都是指针,存储hash数组
	dtor_func_t pDestructor;
	zend_bool persistent;
	unsigned char nApplyCount;
	zend_bool bApplyProtection;
#if ZEND_DEBUG
	int inconsistent;
#endif
}

1.2 逻辑展示

pListNext,pListLast 来维护数组顺序结构
pNext，pLast 解决哈希冲突。图书蓝色的bucket 是表示哈希冲突。
通过哈希函数可以计算出元素的索引值，通过索引值可以运算定位到元素。

2.php7 底层代码实现

2.1 底层结构

代码位置 Zend/zend_types.h

typedef struct _Bucket {
	zval              val;
	zend_ulong        h;                /* hash value (or numeric index)   */
	zend_string      *key;              /* string key or NULL for numerics */
} Bucket;

typedef struct _zend_array HashTable;

struct _zend_array {
	zend_refcounted_h gc;
	union {
		struct {
			ZEND_ENDIAN_LOHI_4(
				zend_uchar    flags,
				zend_uchar    _unused,
				zend_uchar    nIteratorsCount,
				zend_uchar    _unused2)
		} v;
		uint32_t flags;
	} u;
	uint32_t          nTableMask;
	Bucket           *arData;
	uint32_t          nNumUsed;
	uint32_t          nNumOfElements;
	uint32_t          nTableSize;
	uint32_t          nInternalPointer;
	zend_long         nNextFreeElement;
	dtor_func_t       pDestructor;
};

2.2 逻辑展示

php数组展示图.png

元素key用过哈希函数计算中索引值，然后在通过索引值找出映射表中的位置，映射表中对于索引值是对应buckets中元素为位置。
如果出现hash冲突，那么通过拉链法结果含量冲突，如上图中红线
中间映射表是用来通过索引值来快速定位元素
buckets 按照元素插入顺序，记录元素顺序。

3. php5和php7数组实现总结

php5数组通过hashtable和双向链表实现，hashtable提供可通过key快速查找元素，双向链表保证数据遍历有序
php7通过在中间映射表通过索引值定位数组元素，通过buckets数组顺维护数组顺序

golang map实现

1.底层代码

代码位置 runtime/map.go

type hmap struct {
	count     int //键值对的数量
	flags     uint8 //状态标识，比如正在被写、buckets和oldbuckets在被遍历、等量扩容(Map扩容相关字段)
	B         uint8  2^B=len(buckets)
	noverflow uint16 // approximate number of overflow buckets; see incrnoverflow for details
	hash0     uint32 // hash因子

	buckets    unsafe.Pointer // 指向一个数组(连续内存空间)，数组的类型为[]bmap，bmap类型就是存在键值对的结构下面会详细介绍，这个字段我们可以称之为正常桶。
	oldbuckets unsafe.Pointer // 扩容时，存放之前的buckets
	nevacuate  uintptr        // 分流次数，成倍扩容分流操作计数的字段(Map扩容相关字段))

	extra *mapextra // 溢出桶结构，正常桶里面某个bmap存满了，会使用这里面的内存空间存放键值对
}


type mapextra struct {
	overflow    *[]*bmap //溢出桶buckets
	oldoverflow *[]*bmap //扩容时，存放之前的溢出桶buckets
	nextOverflow *bmap //指向溢出桶里下一个可以使用的bucket
}


type bmap struct {
	tophash [bucketCnt]uint8 //key值的高位hash
}

2.逻辑展示

golang底层map实现.png

hamp中buckets指向[]bmap,bmap是一个bucket。
bmap 里面存放这8个元素，bmap是一个连续的内存空间，头部存储的是tophash，然后是key值和value值
bmap最后存储的是overflow，指向溢出桶，主要是用来解决hash冲突的。因为每个bucket只能存8个元素，超过8个元素之后，额外的元素会放到另外一个bmap中，这些bmap统一个放在一个buckets中。

3.元素读取

首先获取计算出key的hash值，然后根据哈希值计算元素在哪个桶里面。
接着在取高位hash值，遍历出元素在桶的位置，然后通过指针运算计算出key和value的位置。
如果发现高位hash值没在桶内，那么在根据bmap最后的overflow 找到溢出桶，接着重复上的查询过程，直到到达元素或者，溢出桶为空。

总结

php5和php7底层都使用了hashtable的特性，php5通过双向链表实现的数组元素的有序，php7通过普通数组来维护数组元素顺序，通过中间映射表维护hash关系。
golang map底层也使用了hashtable特性，但是没记录元素的顺序。

文章中不对的知识点，请指出，向大家学习。

PHP 数组 与 golang map

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