问到ConcurrentHashMap不要再提Segment了

ConcurrentHashMap的实现原理 HashMap是Java当中很常用的数据结构。 但是HashMap不是线程安全的,单线程环境下还可以正常使用,不过在并发插入元素的时候有可能出现带环链表,让下一次读操作出现死循环。 那么什么样的哈希数据结构可以保证线程安全呢? 线程安全的哈希数据结构主要有HashTable和ConcurrentHashMap。而ConcurrentHashMap比HashTable的扩展性更好。 在多并发... 阅读详情

       前面已经介绍了hashMap。但hashMap并没有考虑多线程并发的情况,因此是线程不安全的。我们可以使用HashTable,它使用synchronized来锁住整张Hash表让一个线程独占来实现线程安全,这就意味着所有的线程都在竞争一把锁。在多线程的环境下,它是安全的,但无疑是效率低下的。
       ConcurrentHashMap是一个线程安全且高效的HashMap实现。首先要说的是在JDK1.7到JDK8,ConcurrentHashMap的实现逻辑发生了很大变化,已经摒弃了Segment的概念,而是直接用Node数组+链表+红黑树的数据结构来实现,采用table数组元素作为锁,从而实现了对每一列数据进行加锁,降低锁的粒度,并发控制使用Synchronized和CAS来操作,整个看起来就像是优化过且线程安全的HashMap。
在这里插入图片描述

2 源码解析

2.1 ConcurrentHashMap的属性和基本结构

在深入JDK1.8的put和get实现之前要知道一些常量设计和数据结构,这些是构成ConcurrentHashMap实现结构的基础:

// node数组最大容量:2^30=1073741824
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默认初始值,必须是2的幕数
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16
//数组可能最大值,需要与toArray()相关方法关联
static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//并发级别,遗留下来的,为兼容以前的版本
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
// 负载因子
private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 链表转红黑树阈值,> 8 链表转换为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//树转链表阈值,小于等于6(tranfer时,lc、hc=0两个计数器分别++记录原bin、新binTreeNode数量
//<=UNTREEIFY_THRESHOLD 则untreeify(lo))
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16;
private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;
// 2^15-1,help resize的最大线程数
private static final int MAX_RESIZERS = (1 << (32 - RESIZE_STAMP_BITS)) - 1;
// 32-16=16,sizeCtl中记录size大小的偏移量
private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS;
// forwarding nodes的hash值
static final int MOVED     = -1;
// 树根节点的hash值
static final int TREEBIN   = -2;
// ReservationNode的hash值
static final int RESERVED  = -3;
// 可用处理器数量
static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
//存放node的数组
transient volatile Node<K,V>[] table;
/*控制标识符,用来控制table的初始化和扩容的操作,不同的值有不同的含义
 *当为负数时:-1代表正在初始化,-N代表有N-1个线程正在 进行扩容
 *当为0时:代表当时的table还没有被初始化
 *当为正数时:表示初始化或者下一次进行扩容的大小
 */
private transient volatile int sizeCtl;

Node是ConcurrentHashMap存储结构的基本单元,继承于HashMap中的Entry,用于存储数据,就是一个链表,但是只允许对数据进行查找,不允许进行修改。源代码如下

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
		//注意被final修饰
        final int hash;
        final K key;
        volatile V val;
        volatile Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
        	//构造方法中赋初值后,就不能再修改
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.val = val;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()       { return key; }
        public final V getValue()     { return val; }
        public final int hashCode()   { return key.hashCode() ^ val.hashCode(); }
        public final String toString(){ return key + "=" + val; }
        public final V setValue(V value) {
        	//不允许通过setValue方法去修改
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            Object k, v, u; Map.Entry<?,?> e;
            return ((o instanceof Map.Entry) &&
                    (k = (e = (Map.Entry<?,?>)o).getKey()) != null &&
                    (v = e.getValue()) != null &&
                    (k == key || k.equals(key)) &&
                    (v == (u = val) || v.equals(u)));
        }

        /**
         * Virtualized support for map.get(); overridden in subclasses.
         */
        Node<K,V> find(int h, Object k) {
            Node<K,V> e = this;
            if (k != null) {
                do {
                    K ek;
                    if (e.hash == h &&
                        ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
            return null;
        }
    }

2.2 put方法

 final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        //key和value不允许为null
        if (key == null || value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        //1. 计算key的hash值,先hash也是采用(h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;来将低16位和高16位进行异或运算,
        // 这样能够使得hash值能够分散能够均匀减小hash冲突的概率
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K, V>[] tab = table; ; ) {
            Node<K, V> f;
            int n, i, fh;
            //2. 如果当前table还没有初始化先调用initTable方法将tab进行初始化
            //(构造方法并没有进行初始化table,而是在put方法中初始化)
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
                tab = initTable();
                //3. tab中索引为i的位置的元素为null,则直接使用CAS将值插入即可
            } 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
                }
                //4. 当前正在扩容,就协助进行扩容
            } else if ((fh = f.hash) == MOVED) {
                tab = helpTransfer(tab, f);
            } else {
                V oldVal = null;
                //如果以上条件都不满足,那就要进行加锁操作,也就是存在hash冲突,锁住链表或者红黑树的头结点
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        //5. 当前为链表,在链表中插入新的键值对
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K, V> e = f; ; ++binCount) {
                                K ek;
                                //如果key相同就会覆盖原先的value
                                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;
                                if ((e = e.next) == null) {
                               	 //否则插入到链表尾部
                                    pred.next = new Node<K, V>(hash, key, value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                            // 6.当前为红黑树,将新的键值对插入到红黑树中
                        } else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node<K, V> p;
                            binCount = 2;
                            //红黑树结构旋转插入
                            if ((p = ((TreeBin<K, V>) f).putTreeVal(hash, key, value)) != null){
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                 //7.如果链表的长度大于8时就会进行红黑树的转换
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        
        //8.对当前容量大小进行检查,如果超过了临界值(实际大小*加载因子)就需要扩容 
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

这个put的过程很清晰,对当前的table进行无条件自循环直到put成功(即break退出),可以分成以下六步流程来概述:

1、Node[]数组没有初始化就先初始化
2、如果内部正在扩容,就帮助它一块扩容
3、key所在的索引位置还没有Node就直接CAS添加
4、如果节点已存在元素,则synchronized锁住元素(链表/红黑树的头元素)。如果是Node(链表结构)则执行链表的添加操作;如果是TreeNode(树型结构)则执行树添加操作
5、判断链表长度已经达到临界值8(默认值),当节点超过这个值就需要把链表转换为树结构
6、如果添加成功就调用addCount()方法统计size,并且检查是否需要扩容

现在我们来对每一步的细节进行源码分析,在第一步中,符合条件会进行初始化操作,我们来看看initTable()方法

private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
        if ((sc = sizeCtl) < 0)
            // 1. 保证只有一个线程正在进行初始化操作
            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
            try {
                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    // 2. 得出数组的大小
                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    // 3. 这里才真正的初始化数组
                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                    table = tab = nt;
                    // 4. 计算数组中可用的大小:实际大小n*0.75(加载因子)
                    sc = n - (n >>> 2);
                }
            } finally {
                sizeCtl = sc;
            }
            break;
        }
    }
    return tab;
}

       为了保证能够正确初始化,在第1步中会先通过if进行判断,若当前已经有一个线程正在初始化即sizeCtl值变为-1,这个时候其他线程在If判断为true从而调用Thread.yield()让出CPU时间片。正在进行初始化的线程会调用U.compareAndSwapInt方法将sizeCtl改为-1即正在初始化的状态。
       另外还需要注意的事情是,在第四步中会进一步计算数组中可用的大小即为数组实际大小n乘以加载因子0.75.可以看看这里乘以0.75是怎么算的,0.75为四分之三,这里n - (n >>> 2)是不是刚好是n-(1/4)n=(3/4)n,挺有意思的吧。如果选择是无参的构造器的话,这里在new Node数组的时候会使用默认大小为DEFAULT_CAPACITY(16)。

Unsafe与CAS
       在ConcurrentHashMap中,随处可以看到U, 大量使用了U.compareAndSwapXXX的方法,这个方法是利用一个CAS算法实现无锁化的修改值的操作,他可以大大降低锁代理的性能消耗。这个算法的基本思想就是不断地去比较当前内存中的变量值与你指定的一个变量值是否相等,如果相等,则接受你指定的修改的值,否则拒绝你的操作。因为当前线程中的值已经不是最新的值,你的修改很可能会覆盖掉其他线程修改的结果。这一点与乐观锁,SVN的思想是比较类似的。
       ConcurrentHashMap定义了三个原子操作,用于对指定位置的节点进行操作。正是这些原子操作保证了ConcurrentHashMap的线程安全。

	//获得在i位置上的Node节点
  static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {
        return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
    }
		//利用CAS算法设置i位置上的Node节点。之所以能实现并发是因为他指定了原来这个节点的值是多少
		//在CAS算法中,会比较内存中的值与你指定的这个值是否相等,如果相等才接受你的修改,否则拒绝你的修改
		//因此当前线程中的值并不是最新的值,这种修改可能会覆盖掉其他线程的修改结果  有点类似于SVN
    static final <K,V> boolean casTabAt(Node<K,V>[] tab, int i,
                                        Node<K,V> c, Node<K,V> v) {
        return U.compareAndSwapObject(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, c, v);
    }
		//利用volatile方法设置节点位置的值
    static final <K,V> void setTabAt(Node<K,V>[] tab, int i, Node<K,V> v) {
        U.putObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, v);
    }

2.3 ConcurrentHashMap的扩容

通过判断该节点的hash值是不是等于-1(MOVED),代码为(fh = f.hash) == MOVED,说明 Map 正在扩容。那么就帮助 Map 进行扩容。以加快速度。如何帮助扩容呢?

/**
 * Helps transfer if a resize is in progress.
 */
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
    Node<K,V>[] nextTab; int sc;
    // 如果 table 不是空 且 node 节点是转移类型,数据检验
    // 且 node 节点的 nextTable(新 table) 不是空,同样也是数据校验
    // 尝试帮助扩容
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
        // 根据 length 得到一个标识符号
        int rs = resizeStamp(tab.length);
        // 如果 nextTab 没有被并发修改 且 tab 也没有被并发修改
        // 且 sizeCtl  < 0 (说明还在扩容)
        while (nextTab == nextTable && table == tab &&
               (sc = sizeCtl) < 0) {
            // 如果 sizeCtl 无符号右移  16 不等于 rs ( sc前 16 位如果不等于标识符,则标识符变化了)
            // 或者 sizeCtl == rs + 1  (扩容结束了,不再有线程进行扩容)(默认第一个线程设置 sc ==rs 左移 16 位 + 2,
            // 当第一个线程结束扩容了,就会将 sc 减一。这个时候,sc 就等于 rs + 1)
            // 或者 sizeCtl == rs + 65535  (如果达到最大帮助线程的数量,即 65535)
            // 或者转移下标正在调整 (扩容结束)
            // 结束循环,返回 table
            if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                break;
            // 如果以上都不是, 将 sizeCtl + 1, (表示增加了一个线程帮助其扩容)
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                // 进行转移
                transfer(tab, nextTab);
                // 结束循环
                break;
            }
        }
        return nextTab;
    }
    return table;
}

其实helpTransfer()方法的目的就是调用多个工作线程一起帮助进行扩容,这样的效率就会更高.这里关键transfer(),那么我们继续深入了解一下

private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
        int n = tab.length, stride;
        // 每核处理的量小于16,则强制赋值16
        if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
            stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
        if (nextTab == null) {            // initiating
            try {
                //构建一个nextTable对象,其容量为原来容量的两倍
                Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];        
                nextTab = nt;
            } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
                sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
                return;
            }
            nextTable = nextTab;
            transferIndex = n;
        }
        int nextn = nextTab.length;
        // 连接点指针,用于标志位(fwd的hash值为-1,fwd.nextTable=nextTab)
        ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
        // 当advance == true时,表明该节点已经处理过了
        boolean advance = true;
        boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
        for (int i = 0, bound = 0;;) {
            Node<K,V> f; int fh;
            // 控制 --i ,遍历原hash表中的节点
            while (advance) {
                int nextIndex, nextBound;
                if (--i >= bound || finishing)
                    advance = false;
                else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                    i = -1;
                    advance = false;
                }
                // 用CAS计算得到的transferIndex
                else if (U.compareAndSwapInt
                        (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                                nextBound = (nextIndex > stride ?
                                        nextIndex - stride : 0))) {
                    bound = nextBound;
                    i = nextIndex - 1;
                    advance = false;
                }
            }
            if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
                int sc;
                // 已经完成所有节点复制了
                if (finishing) {
                    nextTable = null;
                    table = nextTab;        // table 指向nextTable
                    sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);     // sizeCtl阈值为原来的1.5倍
                    return;     // 跳出死循环,
                }
                // CAS 更扩容阈值,在这里面sizectl值减一,说明新加入一个线程参与到扩容操作
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                    if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                        return;
                    finishing = advance = true;
                    i = n; // recheck before commit
                }
            }
            // 遍历的节点为null,则放入到ForwardingNode 指针节点
            else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
                advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
            // f.hash == -1 表示遍历到了ForwardingNode节点,意味着该节点已经处理过了
            // 这里是控制并发扩容的核心
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                advance = true; // already processed
            else {
                // 节点加锁
                synchronized (f) {
                    // 节点复制工作
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        Node<K,V> ln, hn;
                        // fh >= 0 ,表示为链表节点
                        if (fh >= 0) {
                            // 构造两个链表  一个是原链表  另一个是原链表的反序排列
                            int runBit = fh & n;
                            Node<K,V> lastRun = f;
                            for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                                int b = p.hash & n;
                                if (b != runBit) {
                                    runBit = b;
                                    lastRun = p;
                                }
                            }
                            if (runBit == 0) {
                                ln = lastRun;
                                hn = null;
                            }
                            else {
                                hn = lastRun;
                                ln = null;
                            }
                            for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                                int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                                if ((ph & n) == 0)
                                    ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                                else
                                    hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
                            }
                            // 在nextTable i 位置处插上链表
                            setTabAt(nextTab, i, ln);
                            // 在nextTable i + n 位置处插上链表
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                            // 在table i 位置处插上ForwardingNode 表示该节点已经处理过了
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            // advance = true 可以执行--i动作,遍历节点
                            advance = true;
                        }
                        // 如果是TreeBin,则按照红黑树进行处理,处理逻辑与上面一致
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
                            TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
                            TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
                            int lc = 0, hc = 0;
                            for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                                int h = e.hash;
                                TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                                        (h, e.key, e.val, null, null);
                                if ((h & n) == 0) {
                                    if ((p.prev = loTail) == null)
                                        lo = p;
                                    else
                                        loTail.next = p;
                                    loTail = p;
                                    ++lc;
                                }
                                else {
                                    if ((p.prev = hiTail) == null)
                                        hi = p;
                                    else
                                        hiTail.next = p;
                                    hiTail = p;
                                    ++hc;
                                }
                            }
                            // 扩容后树节点个数若<=6,将树转链表
                            ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                                    (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
                            hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                                    (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
                            setTabAt(nextTab, i, ln);
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            advance = true;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

       扩容过程有点复杂,可以查看上面注释。这里主要涉及到多线程并发扩容,ForwardingNode的作用就是支持扩容操作,将已处理的节点和空节点置为ForwardingNode,并发处理时多个线程经过ForwardingNode就表示已经遍历了,就往后遍历,下图是多线程合作扩容的过程:
在这里插入图片描述

addCount()方法计算ConcurrentHashMap的size

private final void addCount(long x, int check) {
    CounterCell[] as; long b, s;
    //更新baseCount,table的数量,counterCells表示元素个数的变化
    if ((as = counterCells) != null ||
        !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
        CounterCell a; long v; int m;
        boolean uncontended = true;
        //如果多个线程都在执行,则CAS失败,执行fullAddCount,全部加入count
        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
            (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
            !(uncontended =
              U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
            fullAddCount(x, uncontended);
            return;
        }
        if (check <= 1)
            return;
        s = sumCount();
    }
     //check>=0表示需要进行扩容操作
    if (check >= 0) {
        Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
            int rs = resizeStamp(n);
            if (sc < 0) {
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                    transferIndex <= 0)
                    break;
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                    transfer(tab, nt);
            }
            //当前线程发起操作,nextTable=null
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                transfer(tab, null);
            s = sumCount();
        }
    }
}

       put的流程现在已经分析完了,你可以从中发现,他在并发处理中使用的是乐观锁,当有冲突的时候才进行并发处理,而且流程步骤很清晰,但是细节设计的很复杂,毕竟多线程的场景也复杂.

2.4 get方法

concurrentHashMap的get操作的流程很简单,可以分为三个步骤来描述:

1.计算hash值,定位到该table索引位置,如果是首节点符合就返回。
2.如果遇到扩容的时候,会调用标志正在扩容节点ForwardingNode的find方法,查找该节点,匹配就返回。
3.以上都不符合的话,就往下遍历节点,匹配就返回,否则最后就返回null

public V get(Object key) {
     Node<K,V>[] tab = table; 
      Node<K,V> e, p;
      int n, eh; K ek;
      int h = spread(key.hashCode()); 
      if (tab != null && (n = tab.length) > 0 && (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
          //读取头部的Node元素
          if ((eh = e.hash) == h) { 
              //如果key正好相等直接返回
              if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))){
                  return e.val;  
              }
          }else if (eh < 0){
              //hash值为负值表示正在扩容,这个时候查的是ForwardingNode的find方法来定位到nextTable来
              //查找,查找到就返回
              return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
          }
          //既不是首节点也不是ForwardingNode,那就遍历获取
          while ((e = e.next) != null) {
              if (e.hash == h && ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))){
                  return e.val; 
              }
          }
      }
      return null;
}

szie方法的逻辑
       对于size的计算,在扩容和addCount()方法就已经有处理了,可以注意一下Put函数,里面就有addCount()函数,早就计算好的,然后你size的时候直接给你.

public int size() {
    long n = sumCount();
    return ((n < 0L) ? 0 :
            (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
            (int)n);
}
final long sumCount() {
    CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a; //变化的数量
    long sum = baseCount;
    if (as != null) {
        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
            if ((a = as[i]) != null)
                sum += a.value;
        }
    }
    return sum;
}

HashMap、Hashtable、ConccurentHashMap三者的区别
HashMap线程不安全,数组+链表+红黑树
Hashtable线程安全,锁住整个对象,数组+链表
ConccurentHashMap线程安全,CAS+同步锁,数组+链表+红黑树
HashMap的key,value均可为null,其他两个不行。

在JDK1.7和JDK8中ConcurrentHashMap的区别

其实可以看出JDK1.8版本的ConcurrentHashMap的数据结构已经接近HashMap,相对而言,ConcurrentHashMap只是增加了同步的操作来控制并发,从JDK1.7版本的ReentrantLock+Segment+HashEntry,到JDK1.8版本中synchronized+CAS+HashEntry+红黑树,相对而言,总结如下思考

  • JDK8的实现不采用segment而采用node。JDK1.7版本锁的粒度是基于Segment(包含多个HashEntry),而JDK8锁的粒度就是HashEntry(首节点),减小锁粒度,不过也由于粒度的降低,实现的复杂度也增加了(代码量从原来的1000多行变成了惊人的 6000多 行)。因为已经使用synchronized来进行同步,所以不需要分段锁的概念,也就不需要Segment这种数据结构了,数据结构变得更加简单,使得操作也更加清晰流畅
  • JDK8使用红黑树来优化链表,基于长度很长的链表的遍历是一个很漫长的过程,而红黑树的遍历效率是很快的,Log(N)
  • JDK8为什么使用内置锁synchronized来代替重入锁ReentrantLock,我觉得有以下几点:
    • 因为粒度降低了,在相对而言的低粒度加锁方式,synchronized并不比ReentrantLock差,在粗粒度加锁中ReentrantLock可能通过Condition来控制各个低粒度的边界,更加的灵活,而在低粒度中,Condition的优势就没有了
    • JVM的开发团队从来都没有放弃synchronized,而且基于JVM的synchronized优化空间更大,使用内嵌的关键字比使用API更加自然
    • 在大量的数据操作下,对于JVM的内存压力,基于API的ReentrantLock会开销更多的内存,虽然不是瓶颈,但是也是一个选择依据

ConcurrentHashMap大总结
ConcurrentHashMap原理分析(1.7与1.8)

虚拟机VirtualBox下载与安装、安装Ubuntu超详细图文步骤,对一些配置问题也有所写。 自己使用过两款虚拟机,相较于VMware虚拟机来说,virtuabox虚拟机所占内存更小,只有几十兆,且完全开源不收费,里面的功能与VMware基本差不多(在日常开发、学习使用完全够用)。最主要的是,在博主自己使用VMware时经常出错,而virtualbox就更稳定一些,所以这篇是针对virtualbox的安装与一些细节部分。 阅读详情

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学习笔记分享-concurrenthashmap-7-原理-定位segment、put、rehash

学习笔记分享-concurrenthashmap-7-原理-定位segment、put、rehash

2301_81243975的博客 1054

Data-Structures-and-Algorithm-Analysis-in-Java.pdf

作者: Weiss, Mark A. 出版社: Addison Wesley Data Structures and Algorithm Analysis in Java is an “advanced algorithms” book that fits between traditional CS2 and Algorithms Analysis courses. In the old ACM Curriculum Guidelines, this course was known as CS7. This text is for readers who want to learn good programming and algorithm analysis skills simultaneously so that they can develop such programs with the maximum amo...

ConcurrentHashMap是弱一致性分析

本文将用到Java内存模型的happens-before偏序关系(下文将简称为hb)以及ConcurrentHashMap的底层模型相关的知识。happens-before相关内容参见:JLS §17.4.5. Happens-before Order、深入理解Java内存模型以及Happens before;ConcurrentHashMap的详细介绍以及底层原理见深入分析ConcurrentHa

wzq6578702的专栏 7755

ConcurrentHashMap 1.8为什么要使用CAS+Synchronized取代Segment+ReentrantLock

大家应该都知道ConcurrentHashMap在1.8的时候有了很大的改动,当然,我这里要说的改动不是指链表长度大于8就转为红黑树这种常识,我要说的是ConcurrentHashMap在1.8为什么用CAS+Synchronized取代Segment+ReentrantLock了 首先,我假设你对CAS,Synchronized,ReentrantLock这些知识很了解,并且知道AQS,自旋锁...

wojiao228925661的博客 1万+

图解ConcurrentHashMap(1)

最后,如果大伙有什么好的学习方法或建议欢迎大家在评论中积极留言哈,希望大家能够共同学习、共同努力、共同进步。

2401_84123056的博客 906

理解 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap的实现原理 ConcurrentHashMap 在 JDK1.7 和 JDK1.8 的实现方式是不同的 JDK1.7下的ConcurrentHashMap 实现原理是数组加链表,jdk1.7下,ConcurrentHashMap由segment 数组结构和 hashEntry 数组结构构成的,每个hashEntry相当于HashMap 中的table数组,即 ConcurrentHashMap 把哈希桶数组切分成小数组(Segment ),每个小数组有 n 个 Has

qq_43325216的博客 2225

concurrenthashmap实现原理

1.JDK 1.7 ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成 Segment 继承自 ReentrantLock,是一种可重入锁;其中,HashEntry 是用于真正存储数据的地方 static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable { // 真正存放数据的地方 transient volatile Hash

Elroy1230的博客 8050

用仓库的故事,把 ConcurrentHashMap 和 Segment 讲透

如果你学 Java 并发,几乎绕不开。HashMapSegment这篇文章不讲复杂源码,我们用一个的故事,把和Segment讲清楚。

2301_79963518的博客 455

ConcurrentHashMap详解

ConcurrentHashMap详解 HashTable和Vector是线程安全的(本质是Synchronized),其他的集合(ArrayList…)是通过Collections.synchronized*()系列的方法来实现线程安全操作,JDK1.5后提供了线程安全的容器,在Java.util.concurrent包路径下 通过继承图可知,线程安全的类在ConcurrentMap接口下,该...

weixin_45923633的博客 3075

ConcurrentHashMap 1

/获取Integer[]的基础偏移量//获取Integer[]中元素的偏移间隔//获取数组中索引为2的元素对象//1//设置数组中索引为2的元素值为100//反射获取Unsafe对象。

2501_90339668的博客 540

全面解读ConcurrentHashMap:Java中的高效并发数据结构

ConcurrentHashMap是Java集合框架中的一员,它提供了一种线程安全的哈希表实现。与普通的HashMap相比,ConcurrentHashMap在多线程环境下能够更高效地处理并发访问,保证了线程安全性和性能。ConcurrentHashMap是Java中高效的线程安全哈希表实现,适用于需要高并发读写的场景。它通过分段锁机制实现了更好的性能和并发控制,可以作为HashMap的线程安全替代品,在多线程环境中广泛应用于缓存、并发计算等场景。

微笑听雨 7956
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余生之君
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