Go底层原理 - map(2)

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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("\nsecond 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])
    }
}

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 main

import (
    "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\n", i, s[i])
        }(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

如果想实现map线程安全,有两种方式:

方式一:使用读写锁 map + sync.RWMutex

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    var lock sync.RWMutex
    s := make(map[int]int)
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            lock.Lock()
            s[i] = i
            lock.Unlock()
        }(i)
    }
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            lock.RLock()
            fmt.Printf("map第%d个元素值是%d\n", i, s[i])
            lock.RUnlock()
        }(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
}

方式二:使用Go提供的 sync.Map

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
    "time"
)

func main() {
    var m sync.Map
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            m.Store(i, i)
        }(i)
    }
    for i := 0; i < 100; i++ {
        go func(i int) {
            v, ok := m.Load(i)
            fmt.Printf("Load: %v, %v\n", v, ok)
        }(i)
    }
    time.Sleep(1 * time.Second)
}