ConcurrentHashMap分析(二)数据扩容

最新推荐文章于 2025-02-13 22:08:57 发布

bigkai12138

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分类专栏： java编程高并发文章标签： java 并发编程

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_42885587/article/details/108796205

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本文详细探讨了ConcurrentHashMap的扩容过程，包括思路、原理及扩容时的并发处理。文章指出，当链表长度超过阈值或数组长度小于某个值时，会触发扩容或转换为红黑树。扩容过程中，ConcurrentHashMap采用并发数据迁移，通过位运算确保索引重计算的均匀分布。文章还分析了链表节点和红黑树节点的迁移方式，展示了其高效的设计策略。

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前言

在前面的文章ConcurrentHashMap分析(一)整体结构里，我们通过从 ConcurrentHashMap 的整体结构入手，逐步了解了它的数据结构和各个节点的转换关系。这篇文章将讲述 ConcurrenHashMap 的另一个重点：如何在高并发环境下进行扩容，这对我们了解高并发编程思想很有帮助。

由于本人水平有限，分析过程中可能存在纰漏和错误，希望大家可以指出，一起学习，一起进步。

思路

我们在前文查看 ConcurrenHashMap 中发现有一个字段nextTable，它起到在扩容时充当临时存储数组的作用：

/**
 * The next table to use; non-null only while resizing.
 */
private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;

既然 ConcurrentHashMap 是采用类似渐进式数据迁移的方式进行扩容，那么对于新旧数组来说，操作多线程就灵活很多了。我们接下来来看下它具体的扩容过程。

在之前分析 putVal 方法时，在后面有一个判断链表阈值的过程，如果链表长度超过一定阈值，就会触发转换为红黑树的操作，具体代码如下：

if (binCount != 0) {
   
    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
        // 链表转换为红黑树
        treeifyBin(tab, i);
    if (oldVal != null)
        return oldVal;
    break;
}

进入treeifyBin后，我们发现其实里面还有一个判断，如果当前存储 hash 槽的数组长度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY(64)时，那么只是对原有数组进行扩容2倍的操作。代码如下：

if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
    tryPresize(n << 1);

然后我们来分析tryPersize方法：

private final void tryPresize(int size) {
   
    // 将数组大小扩容为原来的2幂次
    int c = (size >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ? MAXIMUM_CAPACITY :
        tableSizeFor(size + (size >>> 1) + 1);
    int sc;
    while ((sc = sizeCtl) >= 0) {
   
        Node<K,V>[] tab = table; int n;
        // 如果原来的数组没有初始化
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
   
            n = (sc > c) ? sc : c;
            // 开始初始化数组
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
   
                try {
   
                    // 再次判断数组是否需要初始化
                    if (table == tab) {
   
                        // 初始化数组
                        @SuppressWarnings("unchecked")
                        Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                        table = nt;
                        sc = n - (n >>> 2);
                    }
                } finally {
   
                    sizeCtl = sc;
                }
            }
        }
        // 如果数组已经扩容过了或者容量大小已经大于 MAXIMUM_CAPACITY 了，就直接返回

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