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哈希表，是根据key值直接进行数据访问的数据结构。即通过一个hash函数，将key转换成换成数组的索引值，然后将value存储在该数组的索引位置。如下图：
在hash表的结构设计中一般有3个关键问题需要解决：
- hash冲突。即不同的key通过hash函数，会生成相同的hash值，即映射到相同的数组索引中。
- 空间浪费。即如果两个key值，hash之后，生成的索引值差距较大，就会对数组空间产生浪费。
- 扩容问题。即当现有的数组空间被填充满时，如何存储更多的键值。
hash冲突的解决一般采用拉链法（当然还有开放地址法等）。即当有两个不同的key，经过hash函数，被hash到同一个位置的时候，不直接存储在该索引下，而是将该值加到链表中，以免覆盖第一个具有相同hash的key值。如下图，假设a和b的hash值相同。
对于第二个问题，在go中是通过位操作来解决的。 即将key转换成hash值后，并不直接用hash作为索引，而是用hash和一个掩码值（一般是和底层数组个数或其相关的一个值）进行取模或位操作后得到对应数组的索引值。
第三个问题是涉及到空间增长和数据迁移，即重新分配更大的空间，将原有的key重新hash到新的空间的索引位置上。
本文主要介绍在go中实现hash表的底层数据结构以及hash冲突的解决。。
map数据结构
首先，整体来看下go中整体map的数据结构。如下图：
如上图，我们得知在map的数据结构中主要包含hmap，bmap两个结构体。
hmap结构体
在go中，我们初始化或创建一个map时，实际上是创建了一个hmap结构体。hmap的完整数据结构如下：
type hmap struct {
count int //map中的元素个数
flags uint8
B uint8 //log_2的对数，即buckets的个数为2^B次方
noverflow uint16
hash0 uint32 //hash种子
buckets unsafe.Pointer //bucket数组指针
oldbuckets unsafe.Pointer //
nevacuate uintptr
extra *mapextra //溢出的buckets
}
例如我们用如下语句创建一个map变量：
//创建一个容量为10的map
m := make(map[string]int, 16)
创建的hmap结构如下：
在hmap结构中，有以下几个重要的字段：
- B ：log_2的对数，即bucket的个数=2^B次方
- hash0：随机数的种子。Go运行时环境避免hash冲突使用。
- buckets：底层的buckets数组。
- extra：溢出的buckets数组。
数据结构中的B字段及其作用
根据上面的数据结构，我们可知，bucket的个数=2^B次方。那我们为什么需要这个B值呢？ **因为我们需要用B值和hash值经过一定的运算后，得到bucket数组范围内的索引index **。
我们在用map的时候，key是一个字符串，经过hash函数后转换成数组的索引。但这个哈希后的数字不一定在buckets的数组范围内。比如，我们的buckets数组个数是8个，一个key经过哈希函数转换成的哈希值是1378，那这个哈希值就不能直接作为buckets数组的索引来存储该value。而且，我们也不能直接扩展该数组的空间来存储该值，这样将会浪费太多的空间。
所以，我们需要B和hash进行按位与操作，以此将hash值落到bucket数组的范围之内。在go中代码实现如下：
index := hash & (1 << B - 1)
buckets
buckets是map结构中的底层存储结构，buckets本质上一个bmap类型的数组，即每个bucket指向一个bmap结构体。数组大小由B字段值决定。
type bmap struct {
tophash [8]uint8 //容量为8的数组，存储hash值的高位
keys [8]keyType //该字段是在运行时阶段自动加入的，在源码中并没有。
values [8]valueType //该字段是在运行时阶段自动加入的，在源码中并没有。
}
在bmap结构体中，tophash是一个固定容量的数组。值得注意的是keys和values的存储结构。key-value的存储并不是我们常见的key-value/key-value存储，而是以key0/key1/key2/.../key7/value0/value1/.../value7格式存储的。即先存8个key，再存8个value。这主要是考虑在内存对齐方面，可以避免浪费内存。
赋值操作
map的赋值操作如下：
m['apple'] = 'mac'
赋值操作的目标，是将apple经过hash之后，找到对应的bucket，并存储到bmap结构体中。
计算步骤如下： 1、根据key生成hash值 2、根据hash和B计算bucket的索引 3、根据bucket索引和bucketsize计算得到buckets数组的起始地址 4、计算hash的高位值top 5、在tophash数组中依次该tophash值是否存在，如果存在，并且key和存储的key相等，则更新该key/value。如果不存在，则从tophash数组查找第一个空位置，保存该tophash和key/value
场景一：tophash数组未满，且k值不存在时，则查找空闲空间，直接赋值
场景二：tophash数组未满，且k值已经存在，则更新该k
场景三：tophash数组已满，且k值不在当前的bucket的tophash中，则从bmap结构体中的buoverflowt中查找，并做更新或新增
hash冲突
由上面的赋值操作可知，当遇到hash冲突的时候，go的解决方法是先在tophash的数组中查找空闲的位置，如果有空闲的位置则存入。如果没有空闲位置，则在bmap的overflow指针指向的bucket中的tophash中继续查，依次循环，直到找不等于该key的空闲位置，依次循环，直到从tophash中找到一个空闲位置为止。
