一、内部结构

sync.Map主要由两个数据结构组成：

  1. 一个原生的 map：用于存储实际的键值对。这个 map在读取时无需加锁，但在写入时需要加锁。
  2. 一个 read结构体：包含一个只读的原生 map（称为 dirty map）和一个 misses计数器。这个 read结构体在读取操作时被优先使用，因为读取它无需加锁，只有在发生读未命中且 misses计数达到一定阈值时，才会将 dirty map中的内容写入到主 map中并重置 read结构体。

二、读写操作

1. 读操作：

  • 首先尝试从 read结构体中的 dirty map读取键对应的值。如果找到了值，直接返回。
  • 如果在 dirty map中未找到值，再尝试从主 map中读取。如果找到了值，更新 read结构体中的 dirty map并返回值。
  • 如果在主 map中也未找到值，增加 misses计数器。如果 misses计数器达到一定阈值，会将 dirty map中的内容写入主 map，并重置 read结构体和 misses计数器。

2. 写操作：

  • 首先锁定主 map，然后进行写入操作。
  • 同时，如果 read结构体中的 dirty map为空，将主 map复制一份到 dirty map中，以便后续的读操作可以更快地访问。

三、并发安全

1.读写分离设计

内部包含两个主要的数据结构：

  • 一个是普通的 map，用于存储实际的键值对，称为 “dirty map”。这个 map在写操作时会被锁定，以确保写操作的原子性和一致性。
  • 另一个是只读的 map结构，在执行读操作时优先从这个结构中读取数据，无需加锁，从而允许多个线程并发读取。

2.写操作的同步机制

互斥锁保护：

  • 当进行写操作（存储新的键值对、更新现有键值对或删除键值对）时，会获取一个互斥锁，确保同一时刻只有一个线程可以对 “dirty map” 进行写操作。
  • 这样可以防止多个线程同时修改 map时可能导致的数据不一致和竞争条件。

3.读操作的优化与同步

  1. 优先从只读map读取：

    • 读操作首先尝试从只读的 map中获取键对应的值，因为这个 map不需要加锁，所以多个线程可以同时进行读操作，提高了读操作的并发性能。

  2. 动态更新只读map：

    • 如果读操作在只读 map中未找到键对应的值，会尝试从 “dirty map” 中读取。如果在 “dirty map” 中找到了值，会将这个值更新到只读 map中，以便后续的读操作可以更快地获取到这个值。

  3. misses计数器：

    • 每次读操作在只读 map和 “dirty map” 中都未找到值时，会增加一个 misses计数器。当 misses计数器达到一定阈值时，会触发将 “dirty map” 中的内容复制到只读 map中，并重置 misses计数器。这个机制确保了在一段时间内如果读操作频繁未命中，会动态地更新只读 map，以提高后续读操作的效率。

4.删除操作的安全处理

标记删除：

  • 当执行删除操作时，会在 “dirty map” 中标记键值对为已删除状态。这样在后续的读操作中，如果在只读 map中未找到键对应的值，并且在 “dirty map” 中发现该键被标记为已删除，就可以确定该键不存在于 map中。