map 是Go语言中基础的数据结构,在日常的使用中经常被用到。但是它底层是如何实现的呢?
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总体来说golang的map是hashmap,是使用数组+链表的形式实现的,使用拉链法消除hash冲突。
golang的map由两种重要的结构,hmap和bmap(下文中都有解释),主要就是hmap中包含一个指向bmap数组的指针,key经过hash函数之后得到一个数,这个数低位用于选择bmap(当作bmap数组指针的下表),高位用于放在bmap的[8]uint8数组中,用于快速试错。然后一个bmap可以指向下一个bmap(拉链)。
Golang中map的底层实现是一个散列表,因此实现map的过程实际上就是实现散表的过程。在这个散列表中,主要出现的结构体有两个,一个叫 hmap (a header for a go map),一个叫 bmap (a bucket for a Go map,通常叫其bucket)。这两种结构的样子分别如下所示:
hmap :
图中有很多字段,但是便于理解map的架构,你只需要关心的只有一个,就是标红的字段: buckets数组 。Golang的map中用于存储的结构是bucket数组。而bucket(即bmap)的结构是怎样的呢?
bucket :
相比于hmap,bucket的结构显得简单一些,标红的字段依然是“核心”,我们使用的map中的key和value就存储在这里。“高位哈希值”数组记录的是当前bucket中key相关的“索引”,稍后会详细叙述。还有一个字段是一个指向扩容后的bucket的指针,使得bucket会形成一个链表结构。例如下图:
由此看出hmap和bucket的关系是这样的:
而bucket又是一个链表,所以,整体的结构应该是这样的:
哈希表的特点是会有一个哈希函数,对你传来的key进行哈希运算,得到唯一的值,一般情况下都是一个数值。Golang的map中也有这么一个哈希函数,也会算出唯一的值,对于这个值的使用,Golang也是很有意思。
Golang把求得的值按照用途一分为二:高位和低位。
如图所示,蓝色为高位,红色为低位。 然后低位用于寻找当前key属于hmap中的哪个bucket,而高位用于寻找bucket中的哪个key。上文中提到:bucket中有个属性字段是“高位哈希值”数组,这里存的就是蓝色的高位值,用来声明当前bucket中有哪些“key”,便于搜索查找。 需要特别指出的一点是:我们map中的key/value值都是存到同一个数组中的。数组中的顺序是这样的:
并不是key0/value0/key1/value1的形式,这样做的好处是:在key和value的长度不同的时候,可 以消除padding(内存对齐)带来的空间浪费 。
现在,我们可以得到Go语言map的整个的结构图了:(hash结果的低位用于选择把KV放在bmap数组中的哪一个bmap中,高位用于key的快速预览,用于快速试错)
map的扩容
当以上的哈希表增长的时候,Go语言会将bucket数组的数量扩充一倍,产生一个新的bucket数组,并将旧数组的数据迁移至新数组。
加载因子
判断扩充的条件,就是哈希表中的加载因子(即loadFactor)。
加载因子是一个阈值,一般表示为:散列包含的元素数 除以 位置总数。是一种“产生冲突机会”和“空间使用”的平衡与折中:加载因子越小,说明空间空置率高,空间使用率小,但是加载因子越大,说明空间利用率上去了,但是“产生冲突机会”高了。
每种哈希表的都会有一个加载因子,数值超过加载因子就会为哈希表扩容。
Golang的map的加载因子的公式是:map长度 / 2^B(这是代表bmap数组的长度,B是取的低位的位数)阈值是6.5。其中B可以理解为已扩容的次数。
当Go的map长度增长到大于加载因子所需的map长度时,Go语言就会将产生一个新的bucket数组,然后把旧的bucket数组移到一个属性字段oldbucket中。注意:并不是立刻把旧的数组中的元素转义到新的bucket当中,而是,只有当访问到具体的某个bucket的时候,会把bucket中的数据转移到新的bucket中。
如下图所示:当扩容的时候,Go的map结构体中,会保存旧的数据,和新生成的数组
上面部分代表旧的有数据的bucket,下面部分代表新生成的新的bucket。蓝色代表存有数据的bucket,橘黄色代表空的bucket。
扩容时map并不会立即把新数据做迁移,而是当访问原来旧bucket的数据的时候,才把旧数据做迁移,如下图:
注意:这里并不会直接删除旧的bucket,而是把原来的引用去掉,利用GC清除内存。
map中数据的删除
如果理解了map的整体结构,那么查找、更新、删除的基本步骤应该都很清楚了。这里不再赘述。
值得注意的是,找到了map中的数据之后,针对key和value分别做如下操作:
1
2
3
4
1、如果``key``是一个指针类型的,则直接将其置为空,等待GC清除;
2、如果是值类型的,则清除相关内存。
3、同理,对``value``做相同的操作。
4、最后把key对应的高位值对应的数组index置为空。
本文介绍一些Go语言的基础语法。
先来看一个简单的go语言代码:
go语言的注释方法:
代码执行结果:
下面来进一步介绍go的基础语法。
go语言中格式化输出可以使用 fmt 和 log 这两个标准库,
常用方法:
示例代码:
执行结果:
更多格式化方法可以访问中的fmt包。
log包实现了简单的日志服务,也提供了一些格式化输出的方法。
执行结果:
下面来介绍一下go的数据类型
下表列出了go语言的数据类型:
int、float、bool、string、数组和struct属于值类型,这些类型的变量直接指向存在内存中的值;slice、map、chan、pointer等是引用类型,存储的是一个地址,这个地址存储最终的值。
常量是在程序编译时就确定下来的值,程序运行时无法改变。
执行结果:
执行结果:
Go 语言的运算符主要包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符、赋值运算符以及指针相关运算符。
算术运算符:
关系运算符:
逻辑运算符:
位运算符:
赋值运算符:
指针相关运算符:
下面介绍一下go语言中的if语句和switch语句。另外还有一种控制语句叫select语句,通常与通道联用,这里不做介绍。
if语法格式如下:
if ... else :
else if:
示例代码:
语法格式:
另外,添加 fallthrough 会强制执行后面的 case 语句,不管下一条case语句是否为true。
示例代码:
执行结果:
下面介绍几种循环语句:
执行结果:
执行结果:
也可以通过标记退出循环:
--THE END--
分布式存储架构由三个部分组成:客户端、元数据服务器和数据服务器。客户端负责发送读写请求,缓存文件元数据和文件数据。元数据服务器负责管理元数据和处理客户端的请求,是整个系统的核心组件。数据服务器负责存放文件数据,保证数据的可用性和完整性。该架构的好处是性能和容量能够同时拓展,系统规模具有很强的伸缩性。
对象存储最常用的方案,就是多台服务器内置大容量硬盘,再装上对象存储软件,然后再额外搞几台服务作为管理节点,安装上对象存储管理软件。管理节点可以管理其他服务器对外提供读写访问功能。
之所以出现了对象存储这种东西,是为了克服块存储与文件存储各自的缺点,发扬它俩各自的优点。简单来说块存储读写快,不利于共享,文件存储读写慢,利于共享。能否弄一个读写快,利 于共享的出来呢。于是就有了对象存储。
区块链是一种数据存储的结构,通过GO语言可以方便的创建一个区块链
直接上代码
1:区块接口和方法
2:创建区块链类和方法
最后测试方法:
测试结果:
PS F:goblock go run main.go
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PrevHash:
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data: 创世区块
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标题名称:go语言简易存储数据结构 go语言构造函数
网站地址:https://www.cdcxhl.com/article34/hheese.html
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