ConcurrentHashMap表层分析

是什么?

一个支持并发的集合,其实ConcurrentHashMap和HashMap的思路差不多,只不过HashMap不支持并发操作,而ConcurrentHashMap通过分段锁和volatile修饰,和JDK1.7相比,1.8采用了大量的CAS操作来保证线程安全,

JDK1.7版本采用了ReentrantLock+Segment+HashEntry

JDK1.8版本采用了synchronized+CAS+HashEntry+红黑树

相比较而言,两个版本更多的增加了性能方面优化

区别?

HashMap是线程不安全的,在处理并发时会出现问题

Hashtable虽然put和get方法时加上了synchronized来保证线程安全,但是锁的粒度太大,当一个线程在put或者在get的时候,其他线程只能等待

ConcurrentHashMap在保证线程安全的同时,并没有锁住整个Map,而是采用了分段锁,只锁住了一个数组里面的一个节点,其他节点如要做put操作,没有影响

源码

数据结构

使用了volatile保证了不同线程在对这个变量同时进行操作时的可见性,

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static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
volatile V val;
volatile Node<K,V> next;
}
属性
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private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;//节点的最大的容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;//默认的容量
static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;//数组的最大容量
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;//默认的并发级别(弃用)
private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;//负载因子
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;//和HashMap一样的链表达到多少转换为树
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;//逆Tree
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;//桶中结构转化为红黑树对应的table的最小大小
private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16;//步长
put方法
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public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}

/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
//校验参数,不能插入null值
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
//计算hash
int hash = spread(key.hashCode());
//记录修改次数
int binCount = 0;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
//如果当前数组为null,则初始化数组
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
//找到那个hash对应的桶的位置,如果为null,则利用CAS修改值
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
//如果f的hash值在扩容则则帮助数组迁移
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else {//这里就相当于修改
V oldVal = null;
//锁住那个桶的头节点
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
//如果fh(就是上面获取的f的hash值)大于0,则表示是个链表
if (fh >= 0) {
//记录链表的长度
binCount = 1;
//遍历链表
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
//如果找到了相等的key则将当前的e的值赋值给oldVal,以供返回
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
//如果遍历到最后一个都没有找到相同的key,则new一个节点
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
//如果f为树,则调用树的put方法
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
//判断链表长度
if (binCount != 0) {
//判断这个链表是否要转换为红黑树,就是判断链表的长度是否大于8
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
//这里会继续判断一下这个数组的长度是否小于64,如果小于64,则会扩容这个数组,如果大于,就会转换成红黑树
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}
get方法
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public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
//取key的hash
int h = spread(key.hashCode());
//判断不为空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
if ((eh = e.hash) == h) {
//如果key相等,则返回值
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
//正在扩容或是红黑树
else if (eh < 0)
//查找值
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
//遍历链表
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
initTable方法
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/**
* Initializes table, using the size recorded in sizeCtl.
*/
private final Node<K,V>[] initTable() {
Node<K,V>[] tab; int sc;
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
if ((sc = sizeCtl) < 0)
Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
//CAS一下,将sizeCtl改为-1表示锁
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
//如果sc大于0,则用sc,反之用默认的容量大小 16
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
@SuppressWarnings("unchecked")
//new一个16为长度的数组
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
//复制给全局的table,table是有volatile修饰的,保证内存可见性
table = tab = nt;
// 如果 n 为 16 的话,那么这里 sc = 12
// 其实就是 0.75 * n
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
//设置sizeCtl为sc是12
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}
-------------本文结束感谢您的阅读-------------
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