Go语言map - 技术栈

map 概念

在Go语言中，map 是一种内建的数据结构，它提供了一种关联式的存储机制，允许你以键值对的形式存储数据。每个键都是唯一的，并且与一个值相关联。你可以通过键来查找、添加、更新和删除值，这类似于其他编程语言中的"字典"或"关联数组"。

Go语言中的 map 具备以下特性：

无序性 ：map 中的键值对存储顺序并不固定，每次迭代可能会得到不同的顺序（虽然从Go 1.8开始，内部实现努力保证迭代顺序的一致性，但这并不是语言规范所保证的）。
动态大小 ：map 的容量会在需要时自动增长，不需要预先指定大小。
键值对：键和值可以是任何类型的，但键必须是可比较的，也就是说，它不能是诸如slice、map或函数这样的不可比较类型。通常情况下，整型、浮点型、字符串、指针和结构体（其中所有字段也是可比较的）都可以作为键。
初始化 ：map 是引用类型，所以在使用前必须初始化。可以通过 make 函数来创建一个新的空 map，例如 m := make(map[keyType]valueType)。另外，从Go 1.11开始，也可以使用类型推断来初始化 map，例如 m := map[string]int{}。
操作：
- 插入：m[key] = value，如果键已经存在，则更新其值；否则插入新的键值对。
- 查找：value := m[key]，若键存在则获取其值，否则返回该类型的零值。
- 删除：delete(m, key)，用于删除给定键对应的键值对。
- 判断键是否存在 ：value, ok := m[key]，这里的 ok 是一个布尔值，如果键存在于 map 中，则 ok 为 true，并且返回对应的值；否则 ok 为 false，返回值为该类型的零值。
迭代：可以使用 for key, value := range m {...} 循环来遍历 map 中的所有键值对。

Go语言的 map 实现上通常采用哈希表（Hash Table），因此对于大多数操作具有接近O(1)的平均时间复杂度。需要注意的是，由于并发访问可能导致数据不一致，所以在多线程环境下，如果不采取适当的同步措施，直接操作 map 可能会引发数据竞争，这时应使用 sync.Map 或使用互斥锁来保护 map 的访问。

示例：

Go 复制代码

	//var mapname map[keytype]valuetype
	/*其中：
	mapname 为 map 的变量名。
	keytype 为键类型。
	valuetype 是键对应的值类型。
	*/
	var map1 map[string]int
	map2 := map[string]int{}
	map3 := map[string]int{"one": 1, "two": 2}
	map4 := make(map[string]float32)

	map1 = map[string]int{"one": 1, "two": 2}
	map2["key1"] = 6
	map3["one"] = 2
	map4["key1"] = 3.1415926
	map5 := map4
	map5["tow"] = 5   //map是引用类型，此时map4的tow的值也变成5
	
	fmt.Println("map1:", map1) //map1: map[one:1 two:2]
	fmt.Println("map2:", map2) //map2: map[key1:6]
	fmt.Println("map3:", map3) //map3: map[one:2 two:2]
	fmt.Println("map4:", map4) //map4: map[key1:3.1415925 tow:5]
	fmt.Println("map5:", map5) //map5: map[key1:3.1415925 tow:5]

注意：如果在声明一个map并赋值，采用的是如下的方式运行的时候会报错：

Go 复制代码

var map1 map[string]int 
map1["key1"] = 5

原因是：当你声明一个map变量但未初始化它时（就像 var map1 map[string]int 这样），它的值是 nil，而不是一个空的map。尝试向一个 nil map中添加键值对会导致 panic。

map 容量

和数组不同，map 可以根据新增的 key-value 动态的伸缩，因此它不存在固定长度或者最大限制，但是也可以选择标明 map 的初始容量 capacity，格式如下：

make(map[keytype]valuetype, cap)

例如：

map2 := make(map[string]float, 100)

当 map 增长到容量上限的时候，如果再增加新的 key-value，map 的大小会自动加 1，所以出于性能的考虑，对于大的 map 或者会快速扩张的 map，即使只是大概知道容量，也最好先标明。

用切片作为 map 的值

既然一个 key 只能对应一个 value，而 value 又是一个原始类型，那么如果一个 key 要对应多个值怎么办？例如，当我们要处理 unix 机器上的所有进程，以父进程（pid 为整形）作为 key，所有的子进程（以所有子进程的 pid 组成的切片）作为 value。通过将 value 定义为 []int 类型或者其他类型的切片，就可以优雅的解决这个问题，示例代码如下所示：

Go 复制代码

mp1 := make(map[int][]int)

slice1 := []int{1, 2, 3}

mp1[0] = slice1

mp2 := make(map[int]*[]int)

slice2 := []int{4, 5, 6}

mp2[1] = &slice2

// 现在你可以通过键来访问相应的切片
fmt.Println(mp1[0])  // 输出: [1 2 3]
fmt.Println(*mp2[1]) // 输出: [4 5 6]

遍历map

Go 复制代码

instances := map[string]int{"key1": 1, "key2": 2, "key3": 3}
for k, v := range instances {
	fmt.Println(k, v)
}
	
//运行结果
//key3 3
//key1 1
//key2 2



//如果只遍历值，可以使用如下方式
for _, v := range instances {
	fmt.Println(v)
}

//运行结果
//1
//2
//3



//如果只遍历键，可以使用如下方式
for k := range instances {
	fmt.Println(k)
}

//运行结果
//key2
//key3
//key1

注意：遍历输出元素的顺序与填充顺序无关，不能期望 map 在遍历时返回某种期望顺序的结果。

如果需要特定顺序的遍历结果，正确的做法是先排序，代码如下：

Go 复制代码

scene := make(map[string]int)
// 准备map数据
scene["route"] = 66
scene["brazil"] = 4
scene["china"] = 960
// 声明一个切片保存map数据
var sceneList []string
// 将map数据遍历复制到切片中
for k := range scene {
    sceneList = append(sceneList, k)
}
// 对切片进行排序
sort.Strings(sceneList) 
// 输出
fmt.Println(sceneList) // //[brazil china route]



//按值排序
for _, v := range scene {
	sceneList = append(sceneList, v)
}
// 对切片进行排序
sort.Ints(sceneList)
// 输出
fmt.Println(sceneList) //[4 66 960]

删除map元素

使用 delete() 内建函数从 map 中删除一组键值对，delete() 函数的格式如下：

delete(map, 键)

其中 map 为要删除的 map 实例，键为要删除的 map 中键值对的键。

从 map 中删除一组键值对可以通过下面的代码来完成：

Go 复制代码

map1 := make(map[string]int)

// 准备map数据
map1["key1"] = 66
map1["key2"] = 4
map1["key3"] = 960

delete(map1, "key1")

for k, v := range map1 {
fmt.Println(k, v) 
}

//key2 4
//key3 960

清空map所有元素

要清空一个Go语言中的map中的所有元素，无需逐个删除键值对，可以直接使用 make 函数重新分配一个相同类型的空映射，原映射占用的内存空间会由垃圾回收器自动回收。以下是清空映射的简单方法：

Go 复制代码

originalMap := map[string]int{
   "apple": 1,
   "banana": 2,
    // 更多键值对...
}

// 清空映射
originalMap = make(map[string]int)

fmt.Println(originalMap)  // 输出：map[]

sync.map

sync.Map 是 Go 语言标准库 sync 包中提供的一个并发安全的映射（map）类型，特别适合在多个 Goroutine 并发读写数据的场景中使用。普通的 Go 语言 map 不支持并发安全的读写操作，如果在多线程环境中不加以同步控制，可能会导致数据竞争和不可预测的行为。

为什么要用 sync.Map：

并发安全 ：在高并发场景下，多个 Goroutine 同时读写 map 时，sync.Map 能够确保读写操作的线程安全性，避免因并发操作导致的数据不一致问题。
性能优化 ：sync.Map 内部采用读写分离的设计，利用两个底层的 map 结构 (read 和 dirty) 来达到更高的并发性能。对于只读操作，sync.Map 优先从只读 map 中获取数据，只有在写操作时才会加锁，从而降低了锁竞争的概率，提高了并发性能。

下面来看下并发情况下读写 map 时会出现的问题，代码如下：

Go 复制代码

// 创建一个int到int的映射
m := make(map[int]int)
// 开启一段并发代码
go func() {
    // 不停地对map进行写入
    for {
        m[1] = 1
    }
}()
// 开启一段并发代码
go func() {
    // 不停地对map进行读取
    for {
        _ = m[1]
    }
}()
// 无限循环, 让并发程序在后台执行
for {
}

运行代码会报错，输出如下：

fatal error: concurrent map read and map write

错误信息显示，并发的 map 读和 map 写，也就是说使用了两个并发函数不断地对 map 进行读和写而发生了竞态问题，map 内部会对这种并发操作进行检查并提前发现。

需要并发读写时，一般的做法是加锁，但这样性能并不高，Go语言在 1.9 版本中提供了一种效率较高的并发安全的 sync.Map，sync.Map 和 map 不同，不是以语言原生形态提供，而是在 sync 包下的特殊结构。

sync.Map 有以下特性：

无须初始化，直接声明即可。
sync.Map 不能使用 map 的方式进行取值和设置等操作，而是使用 sync.Map 的方法进行调用，Store 表示存储，Load 表示获取，Delete 表示删除。
使用 Range 配合一个回调函数进行遍历操作，通过回调函数返回内部遍历出来的值，Range 参数中回调函数的返回值在需要继续迭代遍历时，返回 true，终止迭代遍历时，返回 false。

如何使用 sync.Map：

Go 复制代码

import (
    "fmt"
    "sync"
)

func main() {
    // 创建一个 sync.Map
    m := new(sync.Map)

    // 存储键值对
    m.Store("key1", "value1")
    m.Store("key2", "value2")

    // 读取值，value, ok 是两个返回值，ok 表示键是否存在
    value, ok := m.Load("key1")
    if ok {
        fmt.Println("Found value:", value.(string)) // 类型断言为 string 类型
    }

    // 删除键值对
    m.Delete("key1")

    // 遍历 sync.Map
    m.Range(func(key, value interface{}) bool {
        fmt.Println("Key:", key, "Value:", value)
        return true // 返回 true 继续遍历，返回 false 停止遍历
    })
}

参考文章：

Go语言map（Go语言映射） (biancheng.net)

Go语言遍历map（访问map中的每一个键值对） (biancheng.net)

Go语言sync.Map（在并发环境中使用的map） (biancheng.net)