大白話講講 Go 語言的 sync.Map（一）

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程式是枯燥乏味的。

在講 sync.Map 之前，我們先說說什麼是 map（對映）。

我們每個人都有身份證號碼，如果我需要從身份證號碼查到對應的姓名，用 map 儲存是非常合適的。

map[000...001] = 張三
map[000...002] = 李四
...
map[999...993] = 錢五

身份證號碼有 18 位，如果要知道 111...002 這個人叫什麼名字，沒有 map 我只能從 000...001 一個一個往下查詢，效率是非常低的。

咦，那 map 不就是在查字典嘛？根據拼音、筆畫、部首，可以查到某個字的具體含義！

沒錯！Go 語言中的 map 在 Python 語言稱之為 dict（字典），意思是完全一樣的。

再設想另一個場景，

如果 map 儲存的是每個人銀行卡里的餘額（同一所銀行），那就是這樣子的形式（賬本）：

map[張三] = 100.00
map[李四] = 600.00
map[錢五] = 800.00

某一天，李四要轉賬給張三和錢五，各 100 元，銀行為了提高轉賬速度，安排了兩名交易員同時處理。

交易員 A 和交易員 B 瞄了一眼賬本，開始操作：

交易員 A：李四的餘額是 600 元，張三的餘額是 100 元，轉賬後李四的餘額是 500 元，張三的餘額是 200 元。

交易員 B：李四的餘額是 600 元，錢五的餘額是 800 元，轉賬後李四的餘額是 500 元，錢五的餘額是 900 元。

賬本變成這個樣子：

map[張三] = 200.00
map[李四] = 500.00
map[錢五] = 900.00

賬本出問題了！銀行憑空多出 100 元！

一個一個來不就完了？可是你別忘了，我們是為了提高轉賬速度，才這樣做的。

在 Go 1.9 之前，大部分人還真的就是這麼幹的！

type Name        string
type Money       string
type AccountBook struct {
    lock sync.RWMutex
    m    map[Name]Money
}

sync.RWMutex 是一個讀寫鎖，在寫入資料的時候，阻止其他人寫入、讀取，讓其他人處於等待的狀態，直到操作完再釋放鎖。

本質上，上面的例子，就是讀取到了髒資料，如果能等待交易員 A 把賬本改完，交易員 B 再去操作，賬本就不會亂了。

如果你不知道鎖是什麼，我再給你講一個例子：

張三和李四兩個人，需要列印不同的檔案，

印表機只有一臺，放在列印室裡，列印室有鑰匙，

鑰匙只有一把，誰拿到列印室的鑰匙，誰就能進去列印。

列印室的鑰匙，就是鎖。

張三拿了鑰匙，進去列印室，列印完了，就出來後把鑰匙給了李四，李四列印完了把鑰匙還回列印室（真是有條不紊）。

我花費這麼多筆墨說 map，也是真的希望，就算你不是程式設計師，不是 Go 語言後端工程師，也可以看懂我的文章。

不得不承認，把複雜瑣碎的東西，講通透、講明白是一種本事。

教科書講 if...else、switch、while (true) 、異常和捕獲，

如果有下面的圖片這麼形象生動就好了：

看到圖片的那一瞬間，真的把我逗樂了。

多麼形象生動啊！

回頭想想，大學的 C 語言課程是多少人的噩夢，老師都是照書唸的，完全聽不進去。

我也不感慨了，咱們還是迴歸正題。

剛剛講了 map，接著往下講 sync.Map，它用來解決什麼問題？

我們知道 map + 鎖的形式，還是有等待的現象出現，不符合我們提高轉賬速度的初衷。

而 sync.Map 有一個非常巧妙的抽象（entry 的 p 指向具體資料的位置）：

var m map[key]*entry

type entry struct {
    p unsafe.Pointer
}

還是看回上面的例子，做個小修改——原先的 map 是一個小賬本，我們又做了一個大賬本，原先的賬本變成：

map[張三] = 記錄在大賬本第 6 頁（翻開第 6 頁，內容是：100.00）
map[李四] = 記錄在大賬本第 7 頁（翻開第 7 頁，內容是：600.00）
map[錢五] = 記錄在大賬本第 8 頁（翻開第 8 頁，內容是：800.00）

假設小賬本 map 的張三、李四隻能一個一個排隊改，沒辦法做到同時修改，

而我們有了大賬本，可以直接同時修改張三、李四紙上的內容（兩頁紙互不影響了）。

（真實的計算機世界確實如此，具體是怎麼樣的，留一個思考題，下一篇文章細細解答）

更通俗的講，sync.Map 通過 entry 這個中間層的抽象，

把最開始整個小賬本的衝突（影響所有人），降低到大賬本上的某一頁紙（隻影響某個人），

用計算機術語講，就是降低鎖的粒度，從而提升效能！

另一方面，假設李四銷戶了，

我可以選擇在第 7 頁的紙上寫，已銷戶（expunged），

// expunged is an arbitrary pointer that marks
// entries which have been deleted from the 
// dirty map.
var expunged = unsafe.Pointer(new(interface{}))

如果是以前，只能把小賬本，李四那一張紙撕掉，

而撕掉小賬本的某一頁，也會影響所有人使用小賬本，

如果下次要把撕掉的那一頁放回去，也是非常麻煩，

在計算機的世界裡，這是資源的分配和回收的問題，會嚴重影響程式執行效率。

寫了一千七百字，直到現在只是冰山一角，sync.Map 的巧妙之處，遠遠不止 entry 的抽象。

今天先消化這麼多，下一篇文章會更深層次一些，敬請期待！

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文章來源於本人部落格，釋出於 2021-05-04，原文連結：https://imlht.com/archives/234/