我这是看着别人的文章结合源码来整理的自己一套理解

理解 Golang 哈希表 Map 的原理​draveness.me

通过数据结构、实现原理、读写操作来了解go hashmap

数据结构

hash有2个关键数据结构: hmap bmap

hmap: runtime/map.go

type hmap struct {
    count       int 
    flags       uint8
    B           uint8  
    noverflow   uint16 
    hash0       uint32 
    buckets     unsafe.Pointer 
    oldbuckets  unsafe.Pointer
    nevacuate   uintptr
    extra       *mapextra 
}

• count 元素数量
• B 2^B个buckets桶
• noverflow buckets溢出桶的数量，近似值
• buckets 桶
• oldbuckets 扩容时指向原buckets桶

bmap: runtime/map.go cmd/compile/internal/gc/reflect.go

type bmap struct {
    topbits     [8]uint8
    keys        [8]keytype
    elems       [8]elemtype
    pad         uintptr
    overflow    uintptr
}

哈希表中桶的真正结构其实是在编译期间运行的函数 bmap 中被『动态』创建的， 代码在cmd/compile/internal/gc/reflect.go

• topbits 存储hash值的高8位，通过比对高8位减少键值对访问次数以提高性能
• keys / elems 数组
  
• pad 内存对齐
  
• overflow 溢出桶，map存储数据过多时使用

实现原理

时间复杂度: O(1)

hash函数和hash冲突解决方法

hash函数

实现哈希表的关键点在于如何选择哈希函数，哈希函数的选择在很大程度上能够决定哈希表的读写性能，在理想情况下，哈希函数应该能够将不同键映射到不同的索引上，这要求哈希函数输出范围大于输入范围，但是由于键的数量会远远大于映射的范围，所以在实际使用时，这个理想的结果是不可能实现的。

hash冲突

开放寻址法：对数组中的元素依次比较键值对是否存在于数组

拉链法： 使用数组加上链表

读写操作

读

• 计算出key的hash
• 用后的“B”位来确定在哪个桶（“B”就是前面说的那个，B为4，就有16个桶，0101用十进制表示为5，所以在5号桶）
• 根据key的前8位快速确定是在哪个格子（额外说明一下，在bmap中存放了每个key对应的tophash，是key的前8位）
• 终还是需要比对key完整的hash是否匹配，如果匹配则获取对应value
• 如果都没有找到，就去下一个overflow找

写

• 通过key的后“B”位确定是哪一个桶
• 通过key的前8位快速确定是否已经存在
• 终确定存放位置，如果8个格子已经满了，没地方放了，那么就重新创建一个bmap作为溢出桶连接在overflow

扩容

条件：

• 装载因子大于6.5
• 溢出桶 大于15个

func mapassign(t *maptype, h *hmap, key unsafe.Pointer) unsafe.Pointer {
    ...
    if !h.growing() && (overLoadFactor(h.count+1, h.B) || tooManyOverflowBuckets(h.noverflow, h.B)) {
        hashGrow(t, h)
        goto again
    }
    ...
}

方式：

• 等量扩容
• 翻倍扩容