go語言映射(map)要點總結

時間 2020-01-15

標籤語言映射 map 要點總結简体版

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1. 定義

Go語言中映射是一種字典類型的數據結構，相似於c++和java中的hashmap,用於存儲一系列無序的鍵值對。
映射是基於鍵來存儲值。映射的優點是可以基於鍵快速索引數據。鍵就像索引同樣，指向與該鍵關聯的值，在內存中鍵值對的關係以下圖所示。

和切片相似，映射維護的是底層數組的指針，屬於引用類型。

2. 內部實現

映射是一個集合，可使用相似處理數組和切片的方式迭代映射中的元素。但映射是無序的，不能對鍵值對進行排序。即便按順序保存，每次迭代的時候順序也不同。無序的緣由是映射的實現使用了散列表。
這個散列表是由hmap實現的，hmap中維護着存儲鍵值對的bucket數組，hmap和bucket數組的關係以下圖所示。

bucket是一個鏈表結構，每個bucket後面鏈接的bucket表示bucket容量不夠用時進行擴容添加新的bucket，bucket的數據結構以下圖所示。

說到散列表，必定要有散列函數，散列函數是散列表中存取元素的關鍵。Go語言的映射中也有這樣的散列函數(或叫哈希函數)，可是Go語言把散列函數計算出的散列值能夠說是用到了極致。它把散列值分紅了高8位和低8位兩部分，以下圖所示。

散列值的做用java
- 低8位散列值：用於尋找當前key位於哪一個bucket;
- 高8位散列值：用於尋找當前key位於bucket中的哪一個位置。
映射的存取過程：在存儲，刪除或者查找鍵值對的時候，都要先將指定的鍵傳給散列函數獲得一個散列值，而後根據散列值的低8位選中對應的桶，最終再根據桶中的索引(散列值的高8位)將鍵值對分佈到這個桶裏。隨着映射中存儲的增長，索引分佈越均勻，訪問鍵值對的速度就越快。所以，映射經過設置合理數量的桶平衡鍵值對的分佈。整個過程以下圖所示。

鍵值對的存儲方式：鍵值對的存儲不是以key1,value1,key2,value2這樣的形式存儲，主要是爲了在key和value所佔字節長度不一樣的時候，能夠消除padding帶來的空間浪費。
映射的擴容：當散列表的容量須要增加的時候，Go語言會將bucket數組的容量擴充一倍，產生新的bucket數組，並將舊數據遷移到新數組。
判斷是否擴充的條件，就是散列表的加載因子，加載因子是一個閾值，表示散列表的空間利用率，Go語言map中的加載因子計算公式爲：map長度/2^B,閾值是6.5，B表示已擴容的次數。
映射中數據的刪除c++
- 若是key是指針類型的，直接將其置空，等待GC清除；
- 若是是值類型的，則清除相關內存；
- 對value作一樣的操做；
- 把key對應的索引置爲空。

3. 映射的建立

(1) 使用字面量建立

// 建立一個鍵爲字符串類型，值爲整形的map
    m1 := map[string]int{"last":2019, "now":2020}
    // 獲取map中的元素
    fmt.Println(m1["last"])  // 2019
    fmt.Println(m1["now"])   // 2020
    
    // 使用字面量建立一個空map
    m2 := map[string]string{}
    fmt.Println(m2)  // map[]

映射的鍵的類型能夠是內置類型，也能夠是結構類型，但 這個類型必須可使用==運算符作比較。切片，函數以及包含切片的結構類型因爲具備引用語義，不能做爲映射的鍵，不然會形成編譯錯誤。

(2) 使用內置的make函數來建立

m1 := make(map[int] string) // map的容量使用默認值
    m1[1] = "lioney"
    m2 := make(map[int] string, 10) // map的容量使用給定值
    m2[1] = "carlos"
    fmt.Println(m1[1])  // lioney
    fmt.Println(m2[1])  // carlos

4.映射支持的操做

map中單個鍵值的訪問格式爲mapName[key],能夠用於獲取或更新map中的元素
可使用for range遍歷map中的元素，不保證每次迭代順序一致
刪除map中的某個鍵值對，使用語法delete(mapName, key)
使用內置函數len()獲取map中保存的鍵值對數量，map中不支持cap()函數

package main

    import "fmt"

    func main() {
        // 建立一個空的map
        m1 := make(map[int] string)
        // 向map中添加元素
        m1[1] = "lioney"
        m1[2] = "carlos"
        m1[3] = "tom"
        // 從map中刪除鍵爲3的元素
        delete(m1, 3)
        // len()表示map中鍵值對的數量
        fmt.Println("len=", len(m1))
        // 遍歷map
        for k, v := range m1 {
            fmt.Println("key=", k, "value=", v)
        }
    }

上述代碼編譯後運行結果以下：

len= 2
    key= 2 value= carlos
    key= 1 value= lioney
    
    Process finished with exit code 0

5. 映射的使用要點

(1) 對nil映射賦值會產生運行時錯誤

和切片相似，映射在使用時必須對其底層數組進行初始化，要麼使用make進行初始化,要麼使用字面量初始化，若是隻是簡單地聲明瞭一個map，而沒有進行初始化，就是nil映射，是不能對其賦值的，請看下面代碼：

// 聲明一個map
    var colors map[string]string

    // 將red加入colors
    colors["red"] = "#da137"  // panic: assignment to entry in nil map

能夠作以下修改：

// 聲明一個map
    var colors map[string]string
    // 對map進行初始化
    colors = make(map[string]string)

    // 將red加入colors
    colors["red"] = "#da137" // no panic or error

也能夠作以下修改：

// 使用字面量建立要給空map
    colors := map[string]string{}

    // 將red加入colors
    colors["red"] = "#da137"  // no panic or error

強烈推薦使用第二種，由於用字面量建立map比較簡潔並且比較快

(2) 從映射獲取值並判斷鍵是否存在

在Go語言裏，經過鍵來索引值時，即使這個鍵不存在也會返回一個值，有時候咱們須要判斷獲取到的值是否時默認的零值，代碼以下所示。

// 使用字面量建立一個空map
    colors := map[string]string{}

    // 將red加入colors
    colors["red"] = "#da137" 
    
    // 獲取blue對應的值並判斷是否爲零值
    value1, exists := colors["blue"]
    if exists {
        fmt.Println(value1)
    }
    
    // 也能夠經過值直接判斷是否爲零值 
    value2 := colors["blue"]
    if value2 != "" {
        fmt.Println(value2)
    }

(3) 在函數間傳遞映射

package main

    import (
        "fmt"
        "unsafe"
    )

    func foo(m map[string]string) {
        // 打印參數的大小
        fmt.Println("參數大小", unsafe.Sizeof(m))
        // 刪除鍵爲green的元素
        delete(m, "green")
    }

    func main() {
        // 使用字面量建立一個空map
        colors := map[string]string{}

        // 將red加入colors
        colors["red"] = "#da137"
        colors["coral"] = "#ff7f50"
        colors["green"] = "#228b22"
        // 調用foo函數
        foo(colors)
        // 遍歷打印map
        for k, v := range colors {
            fmt.Println("key=", k, "value=", v)
        }
    }

編譯並運行以上代碼，結果以下：

參數大小 8
    key= red value= #da137
    key= coral value= #ff7f50

    Process finished with exit code 0

映射是引用類型的數據結構，在函數間傳遞映射的時候，不會拷貝映射底層的數據，從上面代碼的運行結果能夠看出，只傳遞了一個8字節大小的指針， 實際上，map類型就是一個指針類型，函數對映射的操做都是經過這個指針間接進行的，所以對映射中數據的修改，其它引用到該映射的地方也能感知到。

(4) 修改映射中的結構體類型，必須總體賦值(!!!)

package main

    import "fmt"

    type User struct {
        name string
        age  int
    }

    func main() {
        m := make(map[int]User)
        user := User{
            name: "lioney",
            age:  18,
        }
        // 將user加入到map中
        m[1] = user
        
        // 修改user
        // 不能經過map引用直接修改！！！
        //m[1].age = 2 // error: cannot assign to struct field m[1].age in map

        // 必須總體替換
        user.age = 2
        m[1] = user
        fmt.Println(m)
    }