【Go语言基础【18】】Map基础
文章目录
- 零、概述
- 一、Map基础
- 1、Map的基本概念与特性
- 2、Map的声明与初始化
- 3、Map的基本操作
- 二、Map的底层实现
- 三、Map的注意事项
零、概述
Map与其他语言的对比
| 特性 | Go map | Java HashMap | Python dict |
|---|---|---|---|
| 并发安全 | 非线程安全，需手动加锁 | 非线程安全（ConcurrentHashMap线程安全） | 非线程安全 |
| 遍历顺序 | 无序 | 无序（LinkedHashMap有序） | 插入顺序（Python 3.7+） |
| 键类型限制 | 必须可比较 | 必须实现hashCode和equals | 必须可哈希（hashable） |
| 自动扩容 | 支持 | 支持 | 支持 |
使用时需注意：
- 初始化后才能使用，避免操作nil map。
- 键必须为可比较类型，值可以是任意类型。
- 非并发安全，并发场景需额外保护。
- 遍历顺序不确定，如需有序遍历可先排序键。
一、Map基础
1、Map的基本概念与特性
1.本质
map是一种引用类型，底层实现为哈希表（hash table）。通过哈希函数将键（key）映射到值（value），实现快速存取。
2.核心特性
- 无序性：元素的存储顺序不确定，遍历时不保证顺序。
- 键唯一性：键不能重复，重复插入会覆盖原有值。
- 键类型限制：键必须是可比较类型（如整数、字符串、指针、结构体等），因为需要通过
==判断键是否存在。- 动态扩容：随着元素增加，会自动扩容以保持性能。
2、Map的声明与初始化
1.声明未初始化的map（nil map）
var m map[string]int // nil map，不可直接使用
// m["key"] = 100 // 错误：nil map不能赋值
2.使用make初始化map
m := make(map[string]int) // 创建空map
m := make(map[string]int, 10) // 预分配容量（优化性能）
3.使用字面量初始化
m := map[string]int{"apple": 1,"banana": 2,
}
3、Map的基本操作
存取元素
m := make(map[string]int)
m["apple"] = 100 // 插入/更新元素
value := m["apple"] // 获取元素
检查键是否存在
value, exists := m["apple"]
if exists {fmt.Println("键存在，值为:", value)
} else {fmt.Println("键不存在")
}
删除元素
delete(m, "apple") // 删除键，无论键是否存在都不会报错
遍历Map
for key, value := range m {fmt.Println(key, value)}// 只遍历键for key := range m {fmt.Println(key)}
二、Map的底层实现
Go的map底层使用哈希表实现，核心结构是hmap（hash map）：
// A header for a Go map.
type hmap struct {// 元素个数，调用 len(map) 时，直接返回此值count intflags uint8// buckets 的对数 log_2B uint8// overflow 的 bucket 近似数noverflow uint16// 计算 key 的哈希的时候会传入哈希函数hash0 uint32// 指向 buckets 数组，大小为 2^B// 如果元素个数为0，就为 nilbuckets unsafe.Pointer// 扩容的时候，buckets 长度会是 oldbuckets 的两倍oldbuckets unsafe.Pointer// 指示扩容进度，小于此地址的 buckets 迁移完成nevacuate uintptrextra *mapextra // optional fields
}
核心组件
桶（bucket） : 每个桶最多存储8个键值对，超出时通过溢出桶（overflow bucket）链接。
哈希函数 : 将键转换为哈希值，低几位用于定位桶，高8位用于快速比较键。
扩容机制 : 当装载因子（元素数/桶数）超过6.5或溢出桶过多时，触发扩容：
- 翻倍扩容：创建新桶数组，大小为原数组的2倍，渐进式迁移元素。
- 等量扩容：重新排列桶内元素，使存储更紧凑（解决溢出桶过多问题）。
该结构中用于存储key value的数据结构是 buckets([]bmap), 其中bmap就是我们常说的“桶”，桶里面最多装 8 个元素(key-value)
如果有第 9 个 元素 落入当前的 bucket，那就需要再构建一个 bucket ，通过 overflow 指针连接起来。
Map的性能特点
- 时间复杂度
- 插入、查找、删除：平均为O(1)，最坏为O(n)（极端哈希冲突）。
- 遍历：O(n)。
- 性能优化
- 预分配容量：若已知元素数量，使用
make(map[T]T, size)减少扩容次数。- 避免大结构体作为键：使用指针或基础类型作为键，减少哈希计算开销。
三、Map的注意事项
1.并发安全
map不是并发安全的，多个goroutine同时读写会导致panic。需使用sync.Map或加锁。
import "sync"var m sync.Map
m.Store("key", "value")
value, ok := m.Load("key")
2.nil map与空map
- nil map：未初始化，不可读写，需用
make或字面量初始化。 - 空map：已初始化但无元素，可以读写。
3.键类型限制
键必须是可比较类型（如int、string、struct中字段均为可比较类型），不可使用切片、map、函数等不可比较类型。