Implementierungserklärung der Golang-Karte

Golang ist eine aufstrebende Programmiersprache und ihre Karte wird basierend auf Hash-Tabellen implementiert. In diesem Artikel besprechen wir, wie die Karte in Golang implementiert wird. Insbesondere werden wir das Konzept der Hash-Tabelle sowie die Struktur und Leistungsoptimierung von Golang-Karten vorstellen.

Das Konzept der Hash-Tabelle

Eine Hash-Tabelle ist eine Datenstruktur, die Daten in Schlüssel-Wert-Paaren speichert. Es ordnet Schlüssel über eine Hash-Funktion einem Array-Index zu und macht so den Zugriff auf Daten in der Hash-Tabelle effizienter.

Die Hash-Funktion berechnet den ihr übergebenen Wert in einen kleinen Wert fester Länge, der den Schlüssel eindeutig identifiziert (dies wird als Hash-Code bezeichnet). Dieser Hash-Code wird als Array-Index verwendet.

Es gibt einige Probleme mit Hash-Funktionen. Eine davon ist die Hash-Kollision, das heißt, verschiedene Schlüssel werden demselben Array-Index zugeordnet, der durch Lösen der Hash-Kollision gelöst werden muss. Ein weiteres Problem ist die Unzulänglichkeit der Hash-Funktion, die den Hash-Code des Werts möglicherweise nicht genau berechnet, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Daten in der Hash-Tabelle führt.

Die Struktur der Golang-Karte

In Golang ist die Karte eine Struktur und die zugrunde liegende Datenstruktur ist eine Hash-Tabelle. Im Einzelnen besteht die Karte aus den folgenden drei Feldern:

rrree

Unter ihnen stellt count die Anzahl der Elemente in der Karte dar, die zum Aufzeichnen des Status der Karte verwendet werden, einschließlich der Frage, ob gelöscht, iteriert usw. werden soll Die Länge des Bucket-Arrays beträgt 2 hoch B. hash0 zeichnet den Hash-Seed auf, der für die Berechnung der Hash-Funktion verwendet wird.

buckets ist ein Zeiger, der auf ein Array von Buckets zeigt. Das Format des Bucket-Arrays ist wie folgt:

type hmap struct {
    count int                                 
    flags uint32                              
    B     uint8                               
    hash0 uint32                              
    buckets unsafe.Pointer // 指向一个桶数组
    oldbuckets unsafe.Pointer // 用于扩容时的桶数组
    nevacuate uintptr // 当前将要被载入到oldbuckets的指针位置
    extra *mapextra
}

Unter diesen ist tophash ein Array mit einer Länge von BucketCnt. Jedes Element stellt ein Element in bmap dar und sein Wert ist eine Ganzzahl, die zum Auffinden des Schlüssel-Wert-Paares in verwendet wird Daten. Daten sind ein Array der Länge 1, das ein Schlüssel-Wert-Paar enthält. Das Format des Schlüssel-Wert-Paares ist wie folgt:

type bmap struct {
    tophash [bucketCnt]uint8
    data    [1]struct{ key, value interface{} }
}

Darunter ist das Datenfeld ein Zeiger auf die iface-Struktur. Die iface-Struktur enthält einen Zeiger auf das gespeicherte Schlüssel-Wert-Paar und einen Zeiger auf die Typinformationen.

Leistungsoptimierung der Golang-Karte

Die von der Golang-Karte implementierte Leistungsoptimierung ist hauptsächlich in die folgenden zwei Aspekte unterteilt:

1. Bucket-Array-Erweiterung

Wenn die Anzahl der Elemente in der Karte die Kapazität des Bucket-Arrays überschreitet, Das Bucket-Array muss erweitert werden. Die Möglichkeit zur Erweiterung besteht darin, ein neues Bucket-Array hinzuzufügen. Beim nächsten Zugriff auf die Karte werden alle Schlüssel-Wert-Paare neu berechnet und dann nacheinander in das neue Bucket-Array verschoben. Dieser Vorgang wird als Aufwärmen bezeichnet.

Im Prozess der Bucket-Array-Erweiterung verwendet Golang eine Technologie namens Randomized-Hashing. Diese Technologie passt den Hash-Seed an, sodass Schlüssel-Wert-Paare während des Rehash gleichmäßiger im neuen Bucket-Array verteilt werden können, wodurch Hash-Kollisionen reduziert werden.

2. Eingebaute Bias-Sperre

Golang verwendet einen Verriegelungsmechanismus namens Bias-Lock in der Karte. Voreingenommenes Sperren ist eine Optimierungstechnik. Wenn nur eine Go-Routine auf die Sperre zugreift, wird die Thread-ID dieser Goroutine zum Sperren verwendet. Wenn diese Go-Routine die Sperre entsperren oder erneut sperren muss, ist es auf diese Weise nicht erforderlich, den Thread zu wechseln, da keine andere Go-Routine auf die Sperre zugreift.

Zusammenfassung

Die zugrunde liegende Datenstruktur von Map in Golang ist eine Hash-Tabelle. Ihr Bucket-Array verwendet Randomized-Hashing-Technologie, um Schlüssel-Wert-Paare erneut aufzubereiten, und verwendet einen voreingenommenen Sperrmechanismus zum Sperren und Entsperren. Diese Implementierungsdetails ermöglichen es Map in Golang, bei einigen gängigen Datenstrukturoperationen eine sehr gute Leistung zu erbringen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonImplementierungserklärung der Golang-Karte. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!