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本文最后更新于 July 8, 2023,文中内容可能已过时,请谨慎使用。
Map 是每门编程语言的最基础的数据结构,这种数据结构的实现就是 key-value之间的映射关系,每个key都有一个唯一的索引值,通过索引值可以很快的找到对应的值。
Map 也是程序中最常见的数据结构,我们的项目中有大量的数据需要加载到内存中,而且需要高频访问,无疑 map 就是最好的选择,但是众所周知,Map是不支持并发访问的。
如下:
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func main() {
var m = make(map[string]int,10) // 初始化一个map
go func() {
for {
m["abc"] = 1 //设置key
}
}()
go func() {
for {
_ = m["def"] //访问这个map
}
}()
select {}
}
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虽然这段代码的不同goroutine 是各自在操作不同的元素,但是运行时检测到同时对 map 对象有并发访问,就会直接 panic。
如何实现一个线程安全的 map 类型
最简单的方式必然是加锁访问这里不再赘述了。
虽然使用 互斥锁 或 读写锁 可以提供线程安全的 map,但是在大量并发读写的情况下,会出现非常激烈的锁竞争。
锁是性能下降的万恶之源,在高并发场景下,第一原则就是尽量减少锁的使用,一些单线程、单进程的应用(比如 redis 、nginx),基本上不需要使用锁去解决并发线程访问的问题。
分片加锁 (concurrent-map)
一个减少锁的粒度的常用方法就是分片(shard),将一把锁分成几把锁,每个锁分别控制一个分片, Go 比较知名的分片并发 map 的实现是 orcaman/concurrent-map
它默认采用 32 个分片,GetShard 是一个关键的方法,可以根据 key 算出分片的索引。
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var SHARD_COUNT = 32
// 分成SHARD_COUNT个分片的map
type ConcurrentMap []*ConcurrentMapShared
// 通过RWMutex保护的线程安全的分片,包含一个map
type ConcurrentMapShared struct {
items map[string]interface{}
sync.RWMutex // Read Write mutex, guards access to internal map.
}
// 创建并发map
func New() ConcurrentMap {
m := make(ConcurrentMap, SHARD_COUNT)
for i := 0; i < SHARD_COUNT; i++ {
m[i] = &ConcurrentMapShared{items: make(map[string]interface{})}
}
return m
}
// 根据key计算分片索引
func (m ConcurrentMap) GetShard(key string) *ConcurrentMapShared {
return m[uint(fnv32(key))%uint(SHARD_COUNT)]
}
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