《Go小技巧&易错点100例》第三十二篇

本期分享：

1.sync.Map的原理和使用方式

2.实现有序的Map

sync.Map的原理和使用方式

sync.Map的底层结构是通过读写分离 和无锁读设计实现高并发安全：

1）双存储结构：

包含原子化的 read（只读缓存，无锁快速访问）和加锁的 dirty（写入缓冲区）

2）读优先：

读取时先尝试无锁访问 read，未命中时加锁访问 dirty 并记录未命中次数

3）动态升级：

当未命中次数超过 dirty 长度时，将 dirty 原子替换为新的 read

4）延迟删除：

删除操作仅标记数据状态（expunged），实际清理在 dirty 升级时批量处理

5）值原子化：

通过 entry 指针的原子操作实现值更新的无锁化，适用于读多写少的高并发场景。

部分源码：

type Map struct {
    mu     sync.Mutex       // 保护 dirty 操作
    read   atomic.Value     // 只读缓存（atomic 访问）
    dirty  map[interface{}]*entry  // 写入缓冲区
    misses int              // read 未命中计数器
}

type entry struct {
    p unsafe.Pointer  // 可能的状态：nil, expunged, 有效指针
}

Go 语言标准库中的 sync.map 专为以下场景优化：

• 读多写少（98% 读操作）
• 动态键空间（频繁创建/删除键）
• 需要保证并发安全

性能对比测试： 测试场景为4核CPU环境下并发读写

实现方式	100万次读/写 (ns/op)	内存占用 (MB)
map+sync.RWMutex	420	32
sync.Map	85	28

实现有序的map

在Go语言中，标准库的map是无序的，但可以通过组合数据结构实现有序映射。以下是几种常见实现方案，根据需求选择最适合的方式：

方案一：维护插入顺序（链表法）

package main

import"fmt"

type OrderedMap struct {
    items map[interface{}]interface{}
    order []interface{}
}

func NewOrderedMap() *OrderedMap {
    return &OrderedMap{
        items: make(map[interface{}]interface{}),
        order: make([]interface{}, 0),
    }
}

func (m *OrderedMap) Set(key, value interface{}) {
    if _, exists := m.items[key]; !exists {
        m.order = append(m.order, key)
    }
    m.items[key] = value
}

func (m *OrderedMap) Get(key interface{}) (interface{}, bool) {
    val, exists := m.items[key]
    return val, exists
}

func (m *OrderedMap) Delete(key interface{}) {
    delete(m.items, key)
    // 重建顺序切片（简单实现，实际可用更高效方式）
    newOrder := make([]interface{}, 0, len(m.order)-1)
    for _, k := range m.order {
        if k != key {
            newOrder = append(newOrder, k)
        }
    }
    m.order = newOrder
}

func (m *OrderedMap) Iterate() {
    for _, key := range m.order {
        fmt.Printf("%v: %v\n", key, m.items[key])
    }
}

方案二：排序映射（使用sort包）

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

type SortedMap struct {
    keys  []int
    items map[int]string
}

func NewSortedMap() *SortedMap {
    return &SortedMap{
        keys:  make([]int, 0),
        items: make(map[int]string),
    }
}

func (m *SortedMap) Set(key int, value string) {
    if _, exists := m.items[key]; !exists {
        m.keys = append(m.keys, key)
        sort.Ints(m.keys) // 保持有序
    }
    m.items[key] = value
}

func (m *SortedMap) Get(key int) (string, bool) {
    val, exists := m.items[key]
    return val, exists
}

func (m *SortedMap) Iterate() {
    for _, key := range m.keys {
        fmt.Printf("%d: %s\n", key, m.items[key])
    }
}

方案三：使用第三方库（推荐）

import "github.com/emirpasic/gods/maps/treemap"

func main() {
    // 自然排序
    m := treemap.NewWithIntComparator()
    m.Put(1, "one")
    m.Put(3, "three")
    m.Put(2, "two")

    // 迭代器
    it := m.Iterator()
    for it.Next() {
        fmt.Printf("%d: %s\n", it.Key(), it.Value())
    }

    // 反向迭代
    rit := m.ReverseIterator()
    for rit.Next() {
        fmt.Printf("%d: %s\n", rit.Key(), rit.Value())
    }
}

本篇结束~

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