映射是一个集合，可以使用类似处理数组和切片的方式迭代映射中的元素。但映射是无序的集合，意味着没有办法预测键值对被返回的顺序。即便使用同样的顺序保存键值对，每次迭代映射的时候顺序也可能不一样。无序的原因是映射的实现使用了散列表。go语言中的map采用的是哈希查找表，由一个key通过哈希函数得到哈希值，64位系统中就生成一个64bit的哈希值，由这个哈希值将key对应到不同的桶（bucket）中，当有多个哈希映射到相同的的桶中时，使用链表解决哈希冲突。
hash函数
golang中的map使用hash查找，就是将key做hash运算得到一个哈希值，根据哈希值确定key-value落在哪个bucket的哪个cell。hash算法和CPU有关，如果cpu支持aes，那么使用aes hash，否则使用memhash。
数据结构
// A header for a Go map.
type hmap struct {
// Note: the format of the hmap is also encoded in cmd/compile/internal/gc/reflect.go.
// Make sure this stays in sync with the compiler's definition.
count int // # live cells == size of map. Must be first (used by len() builtin)
flags uint8 //map状态标识,比如是否在被写或迁移等
B uint8 // log_2 of # of buckets (can hold up to loadFactor * 2^B items)
noverflow uint16 // approximate number of overflow buckets; see incrnoverflow for details
hash0 uint32 // hash seed随机hash种子
buckets unsafe.Pointer // array of 2^B Buckets. may be nil if count==0.
oldbuckets unsafe.Pointer // previous bucket array of half the size, non-nil only when growing
nevacuate uintptr // progress counter for evacuation (buckets less than this have been evacuated)
extra *mapextra // optional fields
}
//用**mapextra**来存储key和value都不是指针类型的map，并且大小都小于128字节，这样可以避免GC扫描整个map
// mapextra holds fields that are not present on all maps.
type mapextra struct {
// If both key and elem do not contain pointers and are inline, then we mark bucket
// type as containing no pointers. This avoids scanning such maps.
// However, bmap.overflow is a pointer. In order to keep overflow buckets
// alive, we store pointers to all overflow buckets in hmap.extra.overflow and hmap.extra.oldoverflow.
// overflow and oldoverflow are only used if key and elem do not contain pointers.
// overflow contains overflow buckets for hmap.buckets.
// oldoverflow contains overflow buckets for hmap.oldbuckets.
// The indirection allows to store a pointer to the slice in hiter.
overflow *[]*bmap
oldoverflow *[]*bmap
// nextOverflow holds a pointer to a free overflow bucket.
nextOverflow *bmap
}
// A bucket for a Go map.
//**bmap**可以理解为buckets of map的缩写，它就是map中bucket的本体，即存key和value数据的“桶”
type bmap struct {
// tophash generally contains the top byte of the hash value
// for each key in this bucket. If tophash[0] < minTopHash,
// tophash[0] is a bucket evacuation state instead.
tophash [bucketCnt]uint8
// Followed by bucketCnt keys and then bucketCnt elems.
// NOTE: packing all the keys together and then all the elems together makes the
// code a bit more complicated than alternating key/elem/key/elem/... but it allows
// us to eliminate padding which would be needed for, e.g., map[int64]int8.
// Followed by an overflow pointer.
}
根据哈希函数将key生成一个hash值，其中低位hash用来判断桶的位置，高位hash确定在桶中的哪个cell。低位哈希就是哈希值的低B位，hmap结构体中的B，比如B为5，2^5=32，即该map有32个桶，只需要取哈希值的低5位就可以确定当前key-value落在哪个桶(bucket)中；高位哈希即tophash，是指哈希值的高8bits，根据tophash来确定key在桶中的位置。每个桶可以存储8对key-value，存储结构不是key/value/key/value...，而是key/key..value/value，这样可以避免字节对齐时的padding，节省内存空间。
当不同的key根据哈希得到的tophash和低位hash都一样，发生哈希碰撞，这个时候就体现overflow pointer字段的作用了。桶溢出时，就需要把key-value对存储在overflow bucket（溢出桶），overflow pointer就是指向overflow bucket的指针。如果overflow bucket也溢出了呢？那就再给overflow bucket新建一个overflow bucket，用指针串起来就形成了链式结构，map本身有2^B个bucket，只有当发生哈希碰撞后才会在bucket后链式增加overflow bucket。
map内存布局
扩容
装填因子是否大于6.5
装填因子 = 元素个数/桶个数，大于6.5时，说明桶快要装满，需要扩容
overflow bucket是否太多
当bucket的数量 < 2^15，但overflow bucket的数量大于桶数量
当bucket的数量 >= 2^15，但overflow bucket的数量大于2^15
双倍扩容：装载因子多大，直接翻倍，B+1；扩容也不是申请一块内存，立马开始拷贝，每一次访问旧的buckets时，就迁移一部分，直到完成，旧bucket被GC回收。
等量扩容：重新排列，极端情况下，重新排列也解决不了，map成了链表，性能大大降低，此时哈希种子hash0的设置，可以降低此类极端场景的发生。
查找
根据key计算出哈希值
根据哈希值低位确定所在bucket
根据哈希值高8位确定在bucket中的存储位置
当前bucket未找到则查找对应的overflow bucket。
对应位置有数据则对比完整的哈希值，确定是否是要查找的数据
如果当前处于map进行了扩容，处于数据搬移状态，则优先从oldbuckets查找。
插入
根据key计算出哈希值
根据哈希值低位确定所在bucket
根据哈希值高8位确定在bucket中的存储位置
查找该key是否存在，已存在则更新，不存在则插入
map无序
map的本质是散列表，而map的增长扩容会导致重新进行散列，这就可能使map的遍历结果在扩容前后变得不可靠，Go设计者为了让大家不依赖遍历的顺序，故意在实现map遍历时加入了随机数，让每次遍历的起点--即起始bucket的位置不一样，即不让遍历都从bucket0开始，所以即使未扩容时我们遍历出来的map也总是无序的。
有疑问加站长微信联系（非本文作者）
