Go 图解sync.Map前言无法并发的map map是程序员常用且喜爱的一种数据结构，能够实现读写为O(1)时间复杂

前言

无法并发的map

map是程序员常用且喜爱的一种数据结构，能够实现读写为O(1)时间复杂度的功能，但可惜在Go中，map不能用于并发，在并发中使用会引发编译器的报错。

写个例子验证下：

func main() {
   m := make(map[string]string)

   // 写协程
   go func() {
      for {
         m["key"] = "value"
      }
   }()

   // 读协程
   go func() {
      for {
         _ = m["key"]
      }
   }()

   time.Sleep(20) // 防止退出进程
}

上面程序开了读协程和写协程，于是触发报错：并发映射读取和映射写入，说明map是无法并发使用的。

无法并发原因

（map结构不了解的可先查阅资料）

简单讲下，map在扩容时会产生新桶和旧桶，在更新map数据时，会将旧桶的数据迁移到新桶上。

若并发中有两协程A和B操作map，就可能出现以下情形：

协程A在读取旧桶数据时，协程B已执行驱逐数据的操作，将旧桶的数据迁移到了新桶，旧桶就没有数据了。这样就导致了协程A读取的数据错误。

如何解决

并发问题一般都是加锁嘛，Go就设计了一种结构，通过加锁来避免并发问题，即sync.Map

sync.Map

解决思路

map由于扩容而容易在并发中出现问题，而扩容是由于追加数据引起的，map的读写都不会引发扩容。因此sync.Map使用了两个map，一个专门用于读写，一个用于追加数据时使用，在追加数据时会上锁。这样的设计思想使得读写能有较高的性能，而追加数据时上了锁能解决并发问题。

sync.Map的结构

了解了原理，现在来看下源码结构

type Map struct {
   mu Mutex // 锁
   read atomic.Value // 实际指向readOnly，只用于读写
   dirty map[any]*entry // 脏map，追加或读写操作使用此map
   misses int // 未命中数
}

看图更容易理解

整体架构

整理一下源码结构，得出一张图

read结构成员一个是m,作为读写的map；一个是amended，表示m储存的数据是否完整。

dirty直接是一个map，用于追加和读写数据。

接下来看下读写和追加操作时sync.Map是怎么运作的。

正常读写

例如读取键值 "b" 时，从read这个map寻找，找到entry的结构体指针,里面存放着Pointer,于是返回Pointer指针所指向的值"B"。

更新操作也是如此，找到Pointer,将指针的值更新。

追加数据

例如要追加键值对"d":"D",首先从read进入，去查找有无"d"这个键，若没有，它便知道要追加该数据了。于是回到Map，把mu给锁上（解决并发问题），再对dirty这个map操作，将键值对加入dirty中。

结果如下：

追加完后，注意，read中的amended赋值成了true，表示m中储存的数据已经不完整了，read找不到数据时要去dirty中找了。

追加后读写

一旦amended=true，读写情况就要改变一下了

如上图要读取"d"数据，先走read，发现m中没有数据并且amended=true，于是将Map中的mu上锁，进入dirty中寻找，找到"D"后返回结果。之后misses+1，misses表示read读取数据未命中的个数。

dirty提升

当misses一直增加，直到等于dirty的长度时，Map就忍不了了。你想想，经常读取数据都得走read，而read中又没有想要的数据，还得走一趟dirty，路程就变长了，搞得read都没什么意义了。于是便将read的map重新指向dirty的map，而dirty指向nil，这过程就叫dirty提升。