根据拓扑图理解golang的sync.Map工作原理

sync.Map的拓扑关系图

读懂关系图需要了解的几个关键点

var expunged = unsafe.Pointer(new(interface{}))
type Map struct 
type readOnly struct
type entry struct
func (m *Map) Load(key interface{}) (value interface{}, ok bool)
func (m *Map) Store(key, value interface{})
func (m *Map) Delete(key interface{})
func (m *Map) Range(f func(key, value interface{}) bool)

这里要重点关注readOnly.amendedMap.missesentry.p的数值状态, 拓扑图中,多处用于走势判断.
接下来详细列出结构体的代码和注释, 方便阅读理解拓扑图.

sync.Map主要结构和注释

type Map struct {
    //互斥锁,用于锁定dirty map
    mu Mutex    
    
    //优先读map,支持原子操作,注释中有readOnly不是说read是只读,而是它的结构体。read实际上有写的操作
    read atomic.Value 
    
    // dirty是一个当前最新的map,允许读写
    dirty map[interface{}]*entry 
    
    // 主要记录read读取不到数据加锁读取read map以及dirty map的次数,当misses等于dirty的长度时,会将dirty复制到read
    misses int 
}

// readOnly 主要用于存储,通过原子操作存储在 Map.read 中元素。
type readOnly struct {
    // read的map, 用于存储所有read数据
    m       map[interface{}]*entry
    
    // 如果数据在dirty中但没有在read中,该值为true,作为修改标识
    amended bool 
}

// entry 为 Map.dirty 的具体map值
type entry struct {
    // nil: 表示为被删除,调用Delete()可以将read map中的元素置为nil
    // expunged: 也是表示被删除,但是该键只在read而没有在dirty中,这种情况出现在将read复制到dirty中,即复制的过程会先将nil标记为expunged,然后不将其复制到dirty
    //  其他: 表示存着真正的数据
    p unsafe.Pointer // *interface{}
}
sync.Map的原理很简单,使用了空间换时间策略,通过冗余的两个数据结构(read、dirty),实现加锁对性能的影响。
通过引入两个map将读写分离到不同的map,其中read map提供并发读和已存元素原子写,而dirty map则负责读写。
这样read map就可以在不加锁的情况下进行并发读取,当read map中没有读取到值时,再加锁进行后续读取,并累加未命中数。
当未命中数大于等于dirty map长度,将dirty map上升为read map。
从结构体的定义可以发现,虽然引入了两个map,但是底层数据存储的是指针,指向的是同一份值。

参考文档:
你不得不知道的sync.Map源码分析

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