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.amended 、 Map.misses 和 entry.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。