Go并发编程实战课笔记—Map

以下为鸟窝大佬的Go 并发编程实战课 中摘录的笔记

基本使用方法

Go内建的map类型如下：

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map[k]v

• Key类型的K必须是可比较的；

Golang中布尔型、整数、浮点数、复数、字符串、指针、Channel、接口都是可比较的，包含可比较元素的struct和数组，而slice、map、函数值都是不可比较的。

• 若使用struct类型做key，则需要保证struct逻辑不变；
• Map[key]返回结果可以是一个值或者两个值；
• map无序的，遍历时迭代的元素顺序是不确定的；

若想保证元素有序则可以使用辅助的数据结构ordermap。

常见错误

未初始化

在使用map对象之前必须初始化，否则会直接panic。

并发读写

Go内建的map对象不是线程安全的，并发读写的时候运行时会检查，遇到并发问题时会导致panic。

实现线程安全的map类型

为了实现线程安全的map类型一般常见的方案有两种，分别是：

• 读写锁
• 分片加锁

在追求更高性能时分片加锁更好，能够降低锁的粒度来提高此map对象的吞吐，若并发性能要求不高的场景简单加锁更简单。

读写锁

利用内置读写锁的方式来使map对象使用时保证线程安全：

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type RWMap struct{
  sync.RWMutex
  m map[int]int
}

分片加锁

在并发编程中，我们会尽量减少锁的使用，因为在大量并发读写情况下锁的竞争会非常激烈，锁时性能下降的万恶之源之一。

所以我们会尽量减少锁的粒度和锁的持有时间，而减少锁的力度常用的方法就是分片，即将一把锁分成几把锁，每一个锁控制一个分片。

在golang中比较著名的分片并发实现时orcaman/concurrent-map。

它默认采用32个分片，GetShard是一个关键的方法，能够根据key计算出分片索引。

增加或者查询的时候首选根据分片索引来得到分片对象，然后对分片对象加锁进行操作。

sync.Map

Sync.Map并不是用来替换内建的map类型，它只能被应用到一些特殊的场景里，比如在以下场景中使用该类型比加锁的方式性能要更好：

• 只会增长的缓存系统中，一个key只写入一次而被读很多次；
• 多个goroutine为不相交的键集读、写和重写键值对；

一般建议是针对于自己的实际场景做性能评测，如果确实能够显著提高性能，再使用sync.Map。

实现

主要优化点如下：

• 空间换时间。通过冗余的两个数据结构（只读的read字段、可写的dirty字段），来减少锁对性能的影响，对只读字段的操作不需要加锁；
• 优先从read字段读取、更新、删除，因为对read字段的读取不需要锁；
• 动态调整。miss次数达到某值将dirty数据提升为read，避免总是从dirty中加锁读取；
• Double-checking。加锁之后先还要检查read字段，确定真的不存在才操作dirty字段；
• 延迟删除。删除一个键值只是打标记，只有在提升dirty字段为read字段的时候才清理删除的数据；

具体可以查看相关的源码理解。