史上最易懂的Go语言map完全指南

map 是 Go 语言中一种非常重要的数据结构,它可以存储键值对数据,通过键快速查找值,功能类似于其他语言中的字典或哈希表。正确使用 map 可以写出简洁高效的 Go 语言代码。

本文将全面介绍 Go 语言 map 的相关知识,包括:

1. map 基本介绍
   
2. map 的声明和初始化
   
3. map 操作方法
   
4. map 遍历
   
5. 自定义 map 键类型
   
6. 用于字典的 map
   
7. map 线程安全性 issue
   
8. map 存在的问题
   
9. 应用场景
   

通过学习本文提供的详细内容,你可以深入掌握 Go 语言 map 的各种用法和技巧,更好地在代码中使用 map。

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1. map 基本介绍

map 是一种无序的键值对集合,通过 key 可以快速查找对应的值。

map 使用哈希表实现,lookup 时间复杂度为 O(1)。

map 的 key 可以是任意可比较类型,比如 string、int、float 等,value 可以是任意类型。一个简单的 map 定义:

map[string]int

表示键是 string,值是 int 的 map。

需要注意 map 是引用类型,遵守引用语义。

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2. map 声明和初始化

一个 map 需要先声明才能使用:

// 声明一个键值都是string的map
var m1 map[string]string

只是声明的 map 可以存取,实际还未分配空间,需要使用 make 初始化:

m1 = make(map[string]string)

make 函数会为 map 分配内存空间,可以指定 map 大小,如果不指定则由运行时动态扩容。

也可以在声明时填充元素,语法是:map[keytype]valuetype {key1:value1, key2:value2}:

m2 := map[string]string{"one":"a", "two":"b"}

这样 m2 初始化了两个元素。

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3. map 操作

map 常见操作方法:

m := map[string]int{"one": 1, "two": 2}
len(m) // 元素个数
m["one"] // 读取元素
m["three"] = 3 // 设置新元素
delete(m, "two") // 删除元素 
elem, ok := m["four"] // 测试是否存在

这些操作方法可以完成对 map 的基本增删改查。

需要注意读取一个不存在的键会返回值类型的零值。

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4. map 遍历

可以通过 for-range 遍历 map:

for k, v := range m {
  fmt.Println(k, v)
}

需要注意 map 的遍历顺序是不确定的。

只需要 key 可以:

for k := range m {
  fmt.Println(k)
}

遍历可以删除元素:

for k := range m {
  if meetCondition(k) {
    delete(m, k)
  }
}

这在清理 map 时很有用。

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5. 自定义 map 键类型

map 的键可以是任意可比较类型,除了 slice、map、function 的内建类型,也可以是自定义类型。

但自定义类型作为键要求需要实现==和!=操作,以便比较键是否相等。

例如:

type user struct {
  id int
  name string
}
// 实现Key接口
func (u user) ==(other user) {
  return u.id == other.id
}
m := map[user]string{
  user{1, "a"}:"foo",
}

通过实现 Key 接口,user 可以作为 map 的键使用。

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6. map 用于字典

map 非常适合用来表示字典:

dict := map[string]string{
  "apple": "苹果",
  "banana": "香蕉",
}
dict["apple"] // 苹果

可以快速通过单词查找对应的翻译。

可以用 slice 存储字典顺序:

// 字典顺序
keys := []string{"apple", "banana"}  
// 查单词时使用
dict[keys[0]]

这样可以实现一个基本的字典结构。

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7. map 线程安全性

需要注意的是,map 在多线程环境下访问时不是线程安全的。

以下操作会引发竞态条件:

• 读写 map 的同时写 map
  
• 读写 map 的同时循环遍历读 map
  
• 循环遍历读 map 的同时写 map
  

这会导致 panic 异常。

可以通过 sync.RWMutex 来保证互斥访问:

var m = struct {
  sync.RWMutex 
  data map[string]string
}{data: make(map[string]string)}
// 读锁
m.RLock()  
elem := m.data["key"]
m.RUnlock()
// 写锁
m.Lock()
m.data["key"] = "value"
m.Unlock()

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8. map 存在的问题

map 是一个非常有用的数据结构,但是也存在一些问题需要注意:

• 线程不安全,需要外部同步
  
• 元素顺序随机,不能保证遍历顺序
  
• 储存空间较大,内存占用高
  
• 元素不能按照插入时间排序
  
• 空间不会自动缩容
  

这需要根据使用场景权衡选择是否使用 map。在需要顺序或稳定遍历时不能使用 map。

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9. map 使用场景

map 经常在以下场景中使用:

• 字典翻译
  
• 查找表
  
• 缓存
  
• 集合与并集
  
• 频率统计
  
• 元素计数
  

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总结

本文详细介绍了 Go 语言 map 的重要知识点,包括声明、初始化、操作、遍历、自定义键等,也列出了 map 的使用场景和需要注意的问题。掌握这些可以使我们更好地理解和运用 map,编写出简洁高效的 Go 语言代码。