golang sync.Map 原理以及性能分析

本文主要是介绍golang sync.Map 原理以及性能分析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

golang支持map关键字，golang的map的读写是编译成runtime的函数调用。但是默认的map是非线程安全的。go 1.9 版本中支持了 sync.Map 用于线程安全的map。

关于go map的实现可以参考：Golang map实践以及实现原理

支持并发的map

golang内置的map读写操作，很多都是编译器帮我们转换成runtime的函数调用，而且整体的设计比较封闭，没有留下扩展的空间。

要支持线程安全的map，一种方式就是在go内置的map上进行封装。比较简单的就是使用sync提供的锁来实现，这种是最简单的，具体情况这里就不说了。

sync.Map

go 1.9 官方提供了sync.Map 来优化线程安全的并发读写的map。该实现也是基于内置map关键字来实现的。

这个实现类似于一个线程安全的 map[interface{}]interface{} . 这个map的优化主要适用了以下场景：

（1）给定key的键值对只写了一次，但是读了很多次，比如在只增长的缓存中；
（2）当多个goroutine读取、写入和覆盖的key值不相交时。

在这两种情况下，使用Map可能比使用单独互斥锁或RWMutex的Go Map大大减少锁争用。

对于其余情况最好还是使用RWMutex保证线程安全。

数据结构

先看一下底层的数据结构：

// 封装的线程安全的map
type Map struct {// lockmu Mutex// 实际是readOnly这个结构// 一个只读的数据结构，因为只读，所以不会有读写冲突。// readOnly包含了map的一部分数据，用于并发安全的访问。(冗余，内存换性能)// 访问这一部分不需要锁。read atomic.Value // readOnly// dirty数据包含当前的map包含的entries,它包含最新的entries(包括read中未删除的数据,虽有冗余，但是提升dirty字段为read的时候非常快，不用一个一个的复制，而是直接将这个数据结构作为read字段的一部分),有些数据还可能没有移动到read字段中。// 对于dirty的操作需要加锁，因为对它的操作可能会有读写竞争。// 当dirty为空的时候， 比如初始化或者刚提升完，下一次的写操作会复制read字段中未删除的数据到这个数据中。dirty map[interface{}]*entry// 当从Map中读取entry的时候，如果read中不包含这个entry,会尝试从dirty中读取，这个时候会将misses加一，// 当misses累积到 dirty的长度的时候， 就会将dirty提升为read,避免从dirty中miss太多次。因为操作dirty需要加锁。misses int
}// readOnly is an immutable struct stored atomically in the Map.read field.
type readOnly struct {m       map[interface{}]*entry// 如果Map.dirty有些数据不在m中，这个值为trueamended bool 
}// An entry is a slot in the map corresponding to a particular key.
type entry struct {// *interface{}p unsafe.Pointer 
}

readOnly.amended指明Map.dirty中有readOnly.m未包含的数据，所以如果从Map.read找不到数据的话，还要进一步到Map.dirty中查找。

这里虽然有冗余的两份map数据，但是Map.dirty和readOnly.m的value都是一个指针变量 *entry，所以整体内存占用还好。

sync.Map 的kv都是 interface{} ，entry里面的p实际是一个 *interface{}，也就是entry实际保存的是指向value的指针。

这里p有三个值：

1. nil: entry已被删除了，并且m.dirty为nil
2. expunged: entry已被删除了，并且m.dirty不为nil，而且这个entry不存在于m.dirty中
3. 其它： entry是一个正常的value

sync.Map也是在golang提供的map关键字之上封装实现的。

sync.Map 整体的优化可以描述为以下几点：

1. 空间换时间。 通过冗余的两个数据结构(read、dirty),实现加锁对性能的影响。
2. map只保存key和对应的value的指针，这样可以并发的读写map, 实际更新指向value的指针再通过基于CAS的无锁atomic。
3. 使用只读数据(read)，避免读写冲突
4. 动态调整，miss次数多了之后，将dirty数据提升为read。
5. double-checking。
6. 延迟删除。 删除一个键值只是打标记，只有在提升dirty的时候才清理删除的数据。
7. 优先从read读取、更新、删除，因为对read的读取不需要锁。

Load

线程安全的加载key对应的value：

func (m *Map) Load(key interface{}) (value interface{}, ok bool) {// 1.首先从m.read中加载只读的readOnly, 从它的map中查找，无锁。read, _ := m.read.Load().(readOnly)e, ok := read.m[key]// 2. 如果没找到，并且m.dirty中有新数据，需要从m.dirty查找，这个时候需要加锁if !ok && read.amended 

这篇关于golang sync.Map 原理以及性能分析的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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