Golang并发下的数据结构及其底层剖析

Go中“0字节”

sizeof 查看字节数
int 8字节 64位；4字节 32位（根据系统）
int32永远4字节
指针也是跟随系统字长，其底层其实是无符号的64位整型

空结构体

空结构体有地址没内存
空结构体独立的地址都为 zerobase（指针）
%p 打印地址
主要为了节约内存
map【string】struct{}{}，相当于hashset 只有键没有值
chan的负载可以为空结构体，当发信号使用
nil不能是空结构体

数组字符串切片

字符串

底层为结构体，runtime包中unsafe.Pointer 指向byte数组
unicode 统一的字符集,至少3 个字节表示，utf8变长格式
访问字符串"你好"fori得到每个字节，forr range自动解码为rune
rune就是utf8

切片

字面量创建 []int{} 编译时确定
运行时创建 make（）直接调用runtime的makeSlice

因为数组是连续的空间，继续用原来的数组可能到达其他变量的空间，所以切片扩容新开数组
切片扩容时，并发不安全，注意加锁（第一个协程追加扩容老切片废除，第二个协程读取老切片的值就会出问题）

map

redis的本质就是一个大的hashmap

a：A 举例：
先对key（a）哈希取位置
开放寻址法一直找到不为空的值插入
取的话也是一样，a哈希找位置，不为a则往后找
拉链法横向的对应槽（Slot），每个槽对用的kv为桶

hmap，bmap

map在go中底层为： hmap，其中：
count kv个数
hash0 代表哈希种子，哈希算法用到
buckets 中有 2的B次幂个桶（bmap）

bmap
tophash 哈希数组（哈希值的高8位） —> 为了快速访问
keys elems kv数组
overflow 指针，如果这个bmap 超过 8 个还要存，那么指向新的 bmap

初始化

调用make初始化
先确定B，先创建正常的bmap，同时会多创建几个溢出桶，
hmap 底层有 NextOverflow 指向下一个可用的溢出桶，bmap中的overflow指针溢出后会指向该桶

字面量初始化
掉用make，然后赋值

访问：

hash0 + key 确认桶号
通过B 取二进制后几位确认桶
然后找tophash ，key 和溢出桶的hash
没找到说明key 不存在，写入同样操作，没有的话插入一个

map扩容

哈希碰撞严重，map桶溢出太多，趋向链表
太多溢出桶（溢出桶>普通桶）

整理(等量)扩容 – >溢出桶太多（存在之前的数据被删掉导致）
翻倍扩容（数据太多）
创建一组新桶
oldbuckets 指向原有的桶数组，buckets指向新的桶数组
map标记（flags）为扩容状态

渐进式驱逐
每次操作一个旧桶，将旧桶数据驱逐到新桶（根据B操作进行划分）
所有旧桶驱逐完毕，oldbuckets 回收

map并发操作

A协程读取时桶不会驱逐，B协程写入驱逐这个桶
map加锁会影响性能

Map

总结构：

Mutex
read 下面有个万能map
dirty 下面有个map
misses 没有命中
将不会扩容的操作和扩容的操作分离

正常的话走read ，找到的话修改即可
找不到的话，上锁，操作dirtymap，所以每次只有一个协程操作dirtymap
然后read中的amended 为true，表示有追加，说明read中map数据不准确，修改和读走read就行
只有追加元素可能扩容时才走dirtymap
如果在dirtymap中读到键值，则misses+1
misses = len(dirtmap) ，dirty提升变为read中map
追加false ，misses=0，dirtymap = nil（走dirty时在变为和read中一样）

删除更麻烦
正常删除，追加为false，将k后的指针置为nil，指不到v了，过段时间GC就会将v干掉
追加后的删除，指针为nil
上提后dirtymap重建时，指针为expunded（删除）
访问read时直接将其干掉就行，因为dirty中没有，不用考虑一致的问题

接口

结构体实现接口，底层会实现值和指针的方法
而指针实现接口，底层只实现指针的方法

正常接口 iface，空接口 eface 除了指针，第一个字段比较简单（类型）
其实是用eface承载传入，最大用途任意类型入参

内存对齐

CPU操作数据按照字长来操作
跨字长变量影响原子操作，并且影响性能
基本类型根据对齐系数判断放置位置

结构体偏移量可通过调整成员顺序节省空间，最后分情况补长
根据结构体的对其系数判断第一个位置的地址

空结构体独立使用地址默认，包在其他结构体中则不一定