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Go でマップをマスターする: 知っておくべきことすべて

Ivan Sharapenkov21m2024/04/27
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この記事では、基本的な連想配列から衝突処理戦略を備えた高度なハッシュ マップまで、Go プログラミングでマップを使用するための基本事項について説明します。Go でのマップの実装、sync.Map を使用した同時実行の管理方法、マップ操作とその複雑さを示す実用的な例について説明します。この説明の目的は、さまざまなプログラミング シナリオでマップを効果的に使用して、効率とパフォーマンスの両方を向上させるための知識を身に付けることです。
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マップ (連想配列、ハッシュ テーブル、ハッシュ マップ、ハッシュ セット、辞書とも呼ばれる) は、日常業務、プログラミング コンテスト、または就職面接でさまざまなアルゴリズムの問題を解決するために不可欠なデータ構造です。したがって、開発者としてマップが提供する機能 (マップでサポートされている操作、さまざまな操作の時間と空間の複雑さ、コードでこの構造を使用する方法) を理解することが重要です。この知識と実際の経験を使用すると、問題を解決するためにマップを適用する必要がある場合を検出できるようになります。現在読んでいる記事では、マップの使用に関する包括的なガイドを提供します。まず、一般的なマップ データ構造の概要を簡単に説明し、次に Go プログラミング言語でのマップの実装を詳しく調べ、並行コードでマップを使用する戦略について説明します。

初心者向けマップ

連想配列

まず、さまざまなプログラミング言語で実装されているすべてのデータ構造の背後にある重要な概念である抽象データ型について説明します。これは、データ型がサポートする操作、これらの操作の動作、およびそれらに渡される可能性のある値やそれらから受信される可能性のある値の観点からデータ型を説明するために使用される数学モデルです。マップ用の抽象データ型もあり、これは連想配列と呼ばれます。


連想配列は、キーと値のペアのコレクションを格納するために使用される抽象データ型です。各キーはコレクション内で 1 回だけ出現します。言い換えると、コレクション内の各キーには 1 つの値しかありませんgetset 、およびdelete操作をサポートします。


Go プログラミング言語で、キーと値のペア(キーと値の両方が文字列)を格納できる連想配列の実装があると仮定し、操作がどのようになるかを見てみましょう。


 package main import ( "fmt" ) // type AssociativeArray implementation somewhere here func main() { // Initialize a new associative array. associativeArray := NewAssociativeArray() // Set the value for the key "Alice". associativeArray.Set("Alice", "apple") // Attempt to retrieve and print the value associated with "Alice". valueForAlice, found := associativeArray.Get("Alice") if found { fmt.Println(valueForAlice) // Output: "apple" } else { fmt.Println("No value found for Alice.") } // Delete the entry associated with "Alice". associativeArray.Delete("Alice") // Attempt to retrieve the value for "Alice" after deletion to check error handling. valueForAlice, found = associativeArray.Get("Alice") if !found { fmt.Println("No value found for Alice. (Deleted)") } // Attempt to retrieve the value for "Bob" which was never set. valueForBob, found := associativeArray.Get("Bob") if !found { fmt.Println("No value found for Bob. (Never set)") } }


以前に設定されたキーを設定することは有効な操作ですが、この場合、新しい値が古いキーに関連付けられ、以前の値を取得できなくなります。連想配列の実装に応じて、削除またはシャドウ化される可能性があります。


 package main import ( "fmt" ) // type AssociativeArray implementation somewhere here func main() { // Initialize a new associative array. associativeArray := NewAssociativeArray() // Set value associated with "Alice" key associativeArray.Set("Alice", "apple") // Get value associated with "Alice" key valueForAlice := associativeArray.Get("Alice") fmt.Println(valueForAlice) // This line will print "apple" // Set new value associated with "Alice" key associativeArray.Set("Alice", "orange") // Get new value associated with "Alice" key valueForAlice = associativeArray.Get("Alice") fmt.Println(valueForAlice) // This line will print "orange" }


それは素晴らしいことですが、現実世界で連想配列を実装するにはどうしたらよいかと疑問に思うかもしれません。実際、実装に制限はありません。想像できるあらゆる方法で実装できます。この抽象データ型に必要な操作をサポートするだけでよいのです。ただし、最も一般的なアプローチはいくつかあります。ハッシュ マップとバイナリ サーチ ツリーです。これらの違いは、時間と空間の複雑さ、そしてもちろん、キーと値の保存と取得のアルゴリズムにあります。これからはハッシュ マップの実装に焦点を当てますが、バイナリ サーチ ツリーを使用して連想配列を実装することもできることに注意してください。

ハッシュマップ

ハッシュ マップは、キーの値の設定、キーによる値の取得、キーに関連付けられた値の削除といった連想配列操作を実装するデータ構造であることがわかりました。しかし、ハッシュ マップは実際には内部でどのように機能するのでしょうか。調べてみましょう。


ここでの核となる考え方は、「ハッシュ」という言葉の背後に隠されています。ハッシュ マップはハッシュ関数を使用して、キーをハッシュ関数に渡すことで、配列内の値が格納される場所のインデックスを計算します。Go プログラミング言語を使用して簡単なハッシュ マップを実装し、ハッシュ関数と配列がどのように連携してハッシュ マップを構築するかを確認してみましょう。


 package main import "fmt" func main() { // Define an array to hold string data array := make([]string, 10) // Hash function that returns an integer based on the key and array length hash := func(key string, length int) int { calculatedHash := 0 for _, char := range key { calculatedHash += int(char) } return calculatedHash % length } // Set operation: store a value associated with a key index := hash("Alice", len(array)) array[index] = "apple" // Get operation: retrieve the value associated with a key index = hash("Alice", len(array)) fmt.Println(array[index]) // Should print "apple" // Delete operation: remove the value associated with a key index = hash("Alice", len(array)) array[index] = "" // Setting it to empty string, assuming nil is not an option // Check if the deletion was successful index = hash("Alice", len(array)) if array[index] == "" { fmt.Println("Value deleted successfully.") } else { fmt.Println("Value still exists:", array[index]) } }


これは、実際のハッシュ マップの動作を簡略化したものです。場合によっては、実装が機能しなくなる可能性があることに気付くかもしれません。気付かなかった場合は、読み続ける前に、潜在的な問題について少し考えてみてください。

衝突

前の実装で何が問題なのかわかりましたか? 2 つの異なる文字列が同じハッシュを生成する可能性がある状況です。まさに、ハッシュ値の可能な数はlen(array)個だけですが、異なるキーの数は無限であり、鳩小屋原理により、同じハッシュを生成する 2 つの異なるキーを見つけることができます。これは、それらが配列内の同じ位置に対応することを意味します。


これをどうするのでしょうか? この状況に対処する方法を見つける必要があります。幸いなことに、賢い人たちがすでにこの問題を解決し、よく知られた解決策をいくつか実装しているので、車輪の再発明をせずに、それらを利用しましょう。


  • チェーンを分離します。

    このアプローチでは、配列に直接値を格納する代わりに、各インデックスの配列にリンク リストを格納します。マップに新しい値を追加すると、最初に同じキーを持つ項目があるかどうかを検索します。ある場合は、値を更新します。ない場合は、リンク リストに新しい項目を追加します。


  • オープンアドレス

    オープン アドレッシングは、衝突を解決するもう 1 つの方法です。ここでは、配列の各位置にキーと値のペアを格納します。新しい値を追加しようとして、その位置にすでに値が存在する状況に遭遇した場合は、プロービングを使用します。プロービングは、線形、二次、別のハッシュ関数の使用、またはランダムに行うことができます。線形プロービングでは、基になる配列に空き領域が見つかるまで、インデックスを 1 ずつ増やしていきます。配列から値を取得しようとして、配列の位置のキーが検索キーに対応しない状況に遭遇した場合も、同じプロセスが実行されます。


分離チェーン アプローチの実装を見てみましょう。これは Go で実装されているアプローチと非常によく似ています。ただし、スキーマを調べる前に、ハッシュ マップがどのようになるかを見てみましょう。


個別の連鎖を持つハッシュマップ


 package main import ( "fmt" "hash/fnv" ) // Entry represents a key-value pair in the linked list type Entry struct { Key string Value string Next *Entry } // HashMap represents the hash table structure type HashMap struct { Buckets []*Entry Size int } // NewHashMap creates a new hash map with a given size func NewHashMap(size int) *HashMap { return &HashMap{ Buckets: make([]*Entry, size), Size: size, } } // HashFunction computes the bucket index for a given key func (h *HashMap) HashFunction(key string) int { hasher := fnv.New32() hasher.Write([]byte(key)) return int(hasher.Sum32()) % h.Size } // Insert adds a new key-value pair to the hash map func (h *HashMap) Set(key, value string) { index := h.HashFunction(key) entry := &Entry{Key: key, Value: value} if h.Buckets[index] == nil { h.Buckets[index] = entry } else { current := h.Buckets[index] for current.Next != nil { current = current.Next } current.Next = entry } } // Search finds the value for a given key in the hash map func (h *HashMap) Get(key string) (string, bool) { index := h.HashFunction(key) current := h.Buckets[index] for current != nil { if current.Key == key { return current.Value, true } current = current.Next } return "", false } // Delete removes an entry from the hash map based on the key func (h *HashMap) Delete(key string) { index := h.HashFunction(key) if h.Buckets[index] != nil { if h.Buckets[index].Key == key { h.Buckets[index] = h.Buckets[index].Next } else { current := h.Buckets[index] for current.Next != nil { if current.Next.Key == key { current.Next = current.Next.Next break } current = current.Next } } } } func main() { hm := NewHashMap(10) hm.Set("name", "John") hm.Set("age", "30") value, exists := hm.Get("name") if exists { fmt.Println("Found:", value) } else { fmt.Println("Not found") } hm.Delete("name") value, exists = hm.Get("name") if exists { fmt.Println("Found:", value) } else { fmt.Println("Not found") } } // OUTPUT: // Found: John // Not found

複雑

これは、アルゴリズムの複雑さの概念に馴染みのない人にとっては、高度なトピックになる可能性があります。この説明に当てはまる場合は、このリンクをたどってこの概念について学んでください。


時間と空間の複雑さは、コードのパフォーマンスに直接影響するため、アルゴリズムとデータ構造について考えるときに非常に重要です。前の章で説明した実装の複雑さを理解してみましょう。


ハッシュ マップに新しいキーと値のペアを追加するには、ハッシュを計算し、インデックスにあるリンク リストを見つけて、リンク リストを通過してキーを見つける必要があります。時間の計算量に影響を与える可能性がある最初の要素はキーのサイズです。平均キー サイズは小さく、ハッシュ関数の時間計算量はキー サイズに線形に依存すると想定します。この場合、キー ハッシュを計算するための平均時間計算量はO(1)であると想定できます。次に、リンク リスト内のすべての項目を通過する必要があります。項目の数は衝突が発生する回数によって異なり、最悪の場合、すべての項目が同じハッシュに対応する場合はO(n)になります。したがって、追加操作の合計時間計算量は、最悪でも平均でもO(1) + O(n) = O(n)です。


負荷係数と呼ばれるヒューリスティックに基づいて基になる配列のサイズ変更を実装することで、平均時間計算量を削減できます。これは、ハッシュ マップ内のキーの数を基になる配列のスロットの数で割ったものです。この値が特定のしきい値を超えると、基になる配列のサイズを変更し、すべての値を新しい配列にコピーできます。その後、すべてのリンク リストのサイズは平均的に制限されます。この場合、ほとんどの場合、平均時間計算量がO(1)になるように負荷係数値を見つけることができます。ここでは計算については説明しませんが、理解しておくことが重要です。


したがって、ハッシュ マップは、次のような時間と空間の複雑さの制約を提供します。

時間計算量: すべての操作の平均でO(1)

空間計算量: キーごとに 1 つのリンク リスト エンティティを格納するためO(n)

Go のマップ

ハッシュ マップの実装理論に関する知識を身に付けた上で、Go プログラミング言語が提供するマップの組み込み型について見てみましょう。Go でマップを作成するには、いくつかの方法があります。


 package main func main() { // Using the make Function: This is the most common way to create a map. // You specify the type of the keys and values. m1 := make(map[string]int) // Create a map with string keys and integer values. // You can also optionally set the size of the underlying array using a second argument if // you know how many items you will store in the map before creation. m2 := make(map[string]int, 10) // Using Map Literals: This method is similar to array or slice literals and is // useful for initializing a map with some values. m3 := map[string]int{"one": 1, "two": 2} // Creates and initializes a map. // Nil Map: A map can also be declared without initialization. Such a map // is nil and has no keys, nor can it be added to. var m4 map[string]int // m4 is nil and you cannot add keys to it without initializing it first. // To add keys to a nil map, it must first be initialized using the make function. // m3["hello"] = 1 // Would panic. Map m3 is not nil here and will not cause a panic, this comment should refer to m4 or another nil map. m4 = make(map[string]int) // Now m4 is initialized and ready for use. }


Go の組み込みマップ型は、連想配列に必要な 3 つの操作すべてと、マップ項目を反復処理するための追加機能も実装しています。


 package main import "fmt" func main() { m := make(map[string]int) // Adding or updating an element. m["one"] = 1 // Retrieving an element and checking if a key exists. value, ok := m["four"] if ok { fmt.Println("Value exists in map:", value) } else { fmt.Println("Value doesn't exist.") } // Deleting an element. delete(m, "one") // You can iterate over a map using a for loop along with the range keyword. // This gives you access to each key and value in the map. // You shouldn't rely on the order of items; even if you run the for loop several times // in sequence, you can get a different order of items. It's a property of hash tables // in general. Items in the hash table do not have a particular order. for key, value := range m { fmt.Println(key, value) } }


比較可能な任意の型は、Go マップのキーにすることができます。比較可能な型には、ブール型、数値型、文字列型、ポインター型、チャネル型、インターフェース型のほか、比較可能な型のみを含む構造体や配列があります。また、マップの値として使用できる型には、事実上制限はありません。整数や文字列などの単純な型から、スライス、他のマップ、関数などの複雑な型まで、何でも使用できます。

Go Maps を詳しく見る

ここで、マップのソース コードを調べて、マップの実装を調べます。これにより、マップが内部的にどのように実装されているかをよりよく理解できるようになります。Go のマップのソース コードは、こちら にあります。


Go のマップは、前に説明したハッシュ マップの実装です。前の例では、衝突解決にリンク リストを使用しました。Go では異なるアプローチが採用されています。リンク リストの代わりに、バケット (基になる配列の各インデックスに別のサブ配列) があります。したがって、基本的に、基になる配列は 2 次元のサブ配列です。各バケットには、最大 8 つのキーと値のペアが含まれます。8 つ以上のキーがバケットにハッシュされる場合は、既存のバケット (オーバーフロー バケット) に追加のバケットを連結します。ハッシュの下位ビットは、バケットの選択に使用されます。各バケットには、各ハッシュの上位ビットがいくつか含まれ、単一のバケット内のエントリを区別します。マップが大きくなると、2 倍の大きさの新しいバケット配列が割り当てられます。バケットは、古いバケット配列から新しいバケット配列に段階的にコピーされます。


マップを表す主な構造体はhmapbmapと呼ばれます。簡潔にするために、構造体内のいくつかのヘルパー フィールドを省略します。これらはアルゴリズムの考え方を理解する上で重要ではありません。


 type hmap struct { count int // # of live cells == size of map. Must be first (used by len() builtin) 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 // some other fields... } // A bucket for a Go map. 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 [abi.MapBucketCount]uint8 // Followed by bucketCnt keys and then bucketCnt elems. // Followed by an overflow pointer. }


count現在マップに格納されているアイテムの数です。buckets buckets新しいアイテムを格納する基礎配列で、 oldbucketsマップのサイズが変更される前にアイテムが格納されていた配列です。Go はサイズ変更時にマップ アイテムを移動するのではなく、徐々に移動します。buckets とbuckets oldbuckets bmap構造体を指すMapBucketCountで、この構造体にはtophash (バケットに格納されている各キーのハッシュの最初のバイトの配列) が格納され、その後にMapBucketCountキーとMapBucketCount値が続き、最後にオーバーフロー ポインターが続きます。MapBucketCount はアーキテクチャ固有の値で、ドキュメントによると 8 以下です。メモリ内でのマップの見え方をよりよく理解するために、次の図を参照してください。


メモリ内のマップの表現


キーに関連付けられた値を見つけるには、まずハッシュを計算する必要があります。ハッシュは、キーが配置されているバケットを決定するために使用します。このために、Go は、アーキテクチャとハッシュする必要があるタイプに応じて、異なるハッシュ関数を使用します。ハッシュを計算した後、Go は最後のいくつかのビットを使用して、キーが配置されている可能性のあるインデックスを計算します。Go はハッシュの最初のバイトを tophash 配列に保存し、キーのハッシュを使用して、 tophashを使用してバケット内の可能なキー インデックスを簡単に見つけることができます。その後、ハッシュの最初のバイト間で衝突が発生する可能性もあるため、検索したキーとバケットに保存されているキーを比較する必要もあります。このプロセスは図に示されています。


キーを使用して値を見つけるプロセス

並行性: Map と sync.Map

同時マップ

マップの内部実装について検討しましたが、Go は高度に並行なコードを開発するために設計された言語です。2 つ以上の goroutine がマップ上で同時に操作を実行する場合、マップをどのように操作するのでしょうか。2 つの goroutine が同時に実行され、以前に初期化されたマップからいくつかの値を読み取る場合と、goroutine が書き込み操作を実行する場合の 2 つのケースを考えてみましょう。


2 つの goroutine が同時に実行され、共有マップからいくつかの値を読み取る場合、読み取り操作中にマップの内部状態は変化しないため、問題は発生しません。したがって、安全に同時に読み取ることができます。


 package main import ( "fmt" "sync" ) func main() { var wg sync.WaitGroup m := make(map[string]int) m["a"] = 1 m["b"] = 2 readMap := func(key string) { value, ok := m[key] if ok { fmt.Println("Read:", key, value) } else { fmt.Println("Key not found:", key) } wg.Done() } wg.Add(2) go readMap("a") go readMap("b") wg.Wait() }


一方、同時書き込みを実行すると、書き込み操作中にマップの状態が変化することがあります。前のセクションで既に説明したように、書き込み操作はアトミックではありません。つまり、マップ変更のステップ間に他の操作が行われる可能性があり、別の書き込みプロセス中に読み取りまたは書き込みを行おうとすると、マップの状態が不正になる可能性があります。Go は、マップへの同時書き込みを実行しようとしたかどうかを検出できるほどスマートで、 fatal error: concurrent map writesをスローします。


この問題に対処するには、Mutex を使用する必要があります。Mutex は、複数の実行スレッドによって同時に状態が変更されたりアクセスされたりするのを防ぐ同期プリミティブです。ロックとロック解除の 2 つの操作をサポートしており、これらはアトミックに実行されるため安全です。実際には、複数のリーダーによる読み取りのロックを許可し、書き込みのロックは 1 つだけを許可する RWMutex を使用できます。これにより、読み取りが多い場合にパフォーマンスを最適化できます。では、並行して安全なマップの実装を見てみましょう。


 package main import ( "fmt" "sync" ) // ConcurrentMap wraps a Go map with a sync.RWMutex to manage concurrent access with optimized read performance type ConcurrentMap struct { sync.RWMutex items map[string]interface{} } // NewConcurrentMap creates a new concurrent map func NewConcurrentMap() *ConcurrentMap { return &ConcurrentMap{ items: make(map[string]interface{}), } } // Set adds or updates an element in the map func (m *ConcurrentMap) Set(key string, value interface{}) { m.Lock() defer m.Unlock() m.items[key] = value } // Get retrieves an element from the map func (m *ConcurrentMap) Get(key string) (interface{}, bool) { m.RLock() defer m.RUnlock() value, exists := m.items[key] return value, exists } // Delete removes an element from the map func (m *ConcurrentMap) Delete(key string) { m.Lock() defer m.Unlock() delete(m.items, key) } // Items returns a copy of all items in the map for safe iteration func (m *ConcurrentMap) Items() map[string]interface{} { m.RLock() defer m.RUnlock() itemsCopy := make(map[string]interface{}) for key, value := range m.items { itemsCopy[key] = value } return itemsCopy } func main() { cmap := NewConcurrentMap() cmap.Set("name", "John Doe") cmap.Set("age", 30) if name, ok := cmap.Get("name"); ok { fmt.Println("Name:", name) } if age, ok := cmap.Get("age"); ok { fmt.Println("Age:", age) } items := cmap.Items() fmt.Println("All items:", items) }


同期マップ

標準パッケージには、並行的に安全なマップの実装がもう 1 つあります: sync.Map。しかし、sync.Map または Mutex を使用したマップはいつ使用すればよいのでしょうか。今こそそれを理解する時です。ドキュメントによると、Map 型は 2 つの一般的な使用例に最適化されています。


  1. 特定のキーのエントリが一度しか書き込まれず、何度も読み込まれる場合、たとえば、キャッシュのサイズが大きくなる場合など

  2. 複数の goroutine が、互いに結合していないキーのセットのエントリを読み取り、書き込み、上書きする場合。これらの 2 つのケースでは、Map を使用すると、別の Mutex または RWMutex とペアになっている Go マップと比較して、ロックの競合が大幅に減少する可能性があります。


このような場合に Mutex を使用したマップよりも sync.Map の方が適切に機能する理由をより深く理解し、理解を深めるには、sync.Map のソース コードを調べる必要があります。


 type Map struct { mu Mutex read atomic.Pointer[readOnly] dirty map[any]*entry // some other fields... } // readOnly is an immutable struct stored atomically in the Map.read field. type readOnly struct { m map[any]*entry amended bool // true if the dirty map contains some key not in m. } // An entry is a slot in the map corresponding to a particular key. type entry struct { p atomic.Pointer[any] }


Map 、マップ データの 2 つの表現 ( readdirtyを保持します。読み取りマップ ( read ): これはMapの主なデータ ストアであり、同時読み取りアクセスを目的としています。これは、マップのスナップショットのアトミックかつロックフリーの読み取りを保証する、 readOnly構造体へのatomic.Pointerで表されます。キーが検索されると、最初にreadマップがチェックされます。キーが見つからず、マップがamendedとしてマークされている場合 ( readマップにまだ含まれていないdirtyマップに新しいキーがあることを示します)、ミューテックス ロック ( mu ) の下でdirtyマップのチェックに戻ります。ダーティ マップ ( dirty ): このマップには、変更中のエントリと、 readマップにまだ表示されていない新しいエントリが格納されます。このマップにアクセスするには、排他アクセスを保証するためにミューテックス ロックを保持する必要があります。書き込み操作で、キーがreadマップにないか更新する必要がある場合、操作はdirtyマップで続行されます。 dirtyマップがnilの場合、無効になったエントリを除外して、 readマップの浅いコピーを作成することによって初期化されます。 「ミス」( dirtyマップへのフォールバックを必要とする失敗した検索)が一定のしきい値に達すると、 dirtyマップは新しいreadマップに昇格され、必要に応じて新しいdirtyマップが準備されます。

ミューテックス付きの組み込み Go マップとの違い

これで、Mutex 付きの組み込みマップと sync.Map の違いがわかります。


  1. ロック競合:
    • sync.Map : ロック競合を最小限に抑えるように設計されています。ほとんどの読み取り操作では、アトミックreadポインターのためロックは必要ありません。マップの小さな部分にのみ影響する書き込みと削除では、 dirtyマップのみがロックされるため、ロック期間も最小限に抑えられます。
    • ミューテックス付きの組み込みマップ: すべてのアクセス (読み取りまたは書き込み) にはミューテックスの取得が必要であり、同時実行性の高いシナリオではボトルネックになる可能性があります。
  2. メモリのオーバーヘッドと複雑さ:
    • sync.Map : マップの 2 つのバージョンを維持し、メモリを多く消費する可能性があります。これらのバージョンを管理するロジックにより複雑さが増します。
    • Mutex 付きの組み込みマップ: マップのバージョンを 1 つだけ維持するため、 sync.Mapに比べてシンプルでメモリ使用量が少なくなります。
  3. ユースケースの特異性:
    • sync.Map : キーが主に読み取られ、頻繁に更新されない場合や、キーの分離したセットに対して多くの操作が発生する場合のユースケースに最適化されています。
    • 組み込みマップと Mutex : 汎用的で使い方は簡単ですが、ユニバーサル ロックの競合により、特定の高同時実行シナリオではパフォーマンスが低下する可能性があります。


要約すると、 sync.Map 、複雑さとメモリ使用量の増加を犠牲にして、同時実行の最適化を活用してロックの競合を減らすことができるシナリオに特化しています。対照的に、ミューテックスを備えた標準的な Go マップは、よりシンプルでより一般的なソリューションですが、同時実行性の高い環境ではパフォーマンスの問題が発生する可能性があります。

まとめ

この記事全体を通して、マップ データ構造の使用の複雑さについて、特に Go プログラミング言語での実装と使用に焦点を当てて説明しました。連想配列の基本概念から始めて、ハッシュ マップの仕組みを詳しく調べ、その操作手順、時間と空間の複雑さ、衝突を処理するための個別のチェーンやオープン アドレス指定などのさまざまなアプローチについて説明しました。


Go の分野では、マップがどのように利用され、言語に組み込まれているかを調査し、 hmapbmapなどの基盤となる構造を調べました。この調査には、Go アプリケーションでマップを初期化、操作、および効果的に使用する方法を示す実用的なコード例が含まれています。さらに、マップを使用する際の同時実行の潜在的な落とし穴を強調し、同時アクセスが必要なシナリオ向けに、ロックの競合を減らしてパフォーマンスを最適化するsync.Mapを紹介しました。


マップ データ構造のこれらの側面を理解することで、コーディング ツールキットが強化されるだけでなく、一般的なプログラミングの課題に効率よく自信を持って取り組む準備もできます。開発するアプリケーションが単純なものでも、同時実行環境で最適なパフォーマンスを必要とする複雑なシステムでも、さまざまな種類のマップをいつどのように使用するかという知識は非常に重要です。プログラミングの専門知識を蓄積しながら、これらの構造とそのさまざまな実装を試し続け、プロジェクトでその可能性を最大限に活用してください。