ConcurrentHashMap基于JDK1.8源碼剖析

sanyang 發(fā)布于2019-08-15 15:25 / 2189人閱讀

摘要：下面我來簡(jiǎn)單總結(jié)一下的核心要點(diǎn)底層結(jié)構(gòu)是散列表數(shù)組鏈表紅黑樹，這一點(diǎn)和是一樣的。是將所有的方法進(jìn)行同步，效率低下。而作為一個(gè)高并發(fā)的容器，它是通過部分鎖定算法來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)線程安全的。

前言

聲明，本文用的是jdk1.8

前面章節(jié)回顧：

Collection總覽

List集合就這么簡(jiǎn)單【源碼剖析】

Map集合、散列表、紅黑樹介紹

HashMap就是這么簡(jiǎn)單【源碼剖析】

LinkedHashMap就這么簡(jiǎn)單【源碼剖析】

TreeMap就這么簡(jiǎn)單【源碼剖析】

本篇主要講解ConCurrentHashMap~

看這篇文章之前最好是有點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)：

Java實(shí)現(xiàn)單向鏈表

棧和隊(duì)列就是這么簡(jiǎn)單

二叉樹就這么簡(jiǎn)單

當(dāng)然了，如果講得有錯(cuò)的地方還請(qǐng)大家多多包涵并不吝在評(píng)論去指正～

一、ConCurrentHashMap剖析

ConCurrentHashMap在初學(xué)的時(shí)候反正我是沒有接觸過的，不知道你們接觸過了沒有~

這個(gè)類聽得也挺少的，在集合中是比較復(fù)雜的一個(gè)類了，它涉及到了一些多線程的知識(shí)點(diǎn)。

不了解或忘記多線程知識(shí)點(diǎn)的同學(xué)也不要怕，哪兒用到了多線程的知識(shí)點(diǎn)，我都會(huì)簡(jiǎn)單介紹一下，并給出對(duì)應(yīng)的資料去閱讀的~

好了，我們就來開始吧~

1.1初識(shí)ConCurrentHashMap

ConCurrentHashMap的底層是：散列表+紅黑樹，與HashMap是一樣的。

從前面的章節(jié)我們也可以發(fā)現(xiàn)：最快了解一下類是干嘛的，我們看源碼的頂部注釋就可以了！

我簡(jiǎn)單翻譯了一下頂部的注釋(我英文水平渣，如果有錯(cuò)的地方請(qǐng)多多包涵~歡迎在評(píng)論區(qū)下指正)

根據(jù)上面注釋我們可以簡(jiǎn)單總結(jié)：

JDK1.8底層是散列表+紅黑樹

ConCurrentHashMap支持高并發(fā)的訪問和更新，它是線程安全的

檢索操作不用加鎖，get方法是非阻塞的

key和value都不允許為null

1.2JDK1.7底層實(shí)現(xiàn)

上面指明的是JDK1.8底層是：散列表+紅黑樹，也就意味著，JDK1.7的底層跟JDK1.8是不同的~

JDK1.7的底層是：segments+HashEntry數(shù)組：

圖來源：https://blog.csdn.net/panweiw...

Segment繼承了ReentrantLock,每個(gè)片段都有了一個(gè)鎖，叫做“鎖分段”

大概了解一下即可~

1.3有了Hashtable為啥需要ConCurrentHashMap

Hashtable是在每個(gè)方法上都加上了Synchronized完成同步，效率低下。

ConcurrentHashMap通過在部分加鎖和利用CAS算法來實(shí)現(xiàn)同步。

1.4CAS算法和volatile簡(jiǎn)單介紹

在看ConCurrentHashMap源碼之前，我們來簡(jiǎn)單講講CAS算法和volatile關(guān)鍵字

CAS（比較與交換，Compare and swap）是一種有名的無鎖算法

CAS有3個(gè)操作數(shù)

內(nèi)存值V

舊的預(yù)期值A(chǔ)

要修改的新值B

當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做

當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值(A和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B)，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試(否則什么都不做)

看了上面的描述應(yīng)該就很容易理解了，先比較是否相等，如果相等則替換(CAS算法)

參考資料：

CAS優(yōu)秀博文：https://www.cnblogs.com/exceptioneye/p/5373498.html

CAS優(yōu)秀博文：https://www.cnblogs.com/549294286/p/3766717.html

接下來我們看看volatile關(guān)鍵字，在初學(xué)的時(shí)候也很少使用到volatile這個(gè)關(guān)鍵字。反正我沒用到，而又經(jīng)常在看Java相關(guān)面試題的時(shí)候看到它，覺得是一個(gè)挺神秘又很難的一個(gè)關(guān)鍵字。其實(shí)不然，還是挺容易理解的~

volatile經(jīng)典總結(jié)：volatile僅僅用來保證該變量對(duì)所有線程的可見性，但不保證原子性

我們將其拆開來解釋一下：

保證該變量對(duì)所有線程的可見性

在多線程的環(huán)境下：當(dāng)這個(gè)變量修改時(shí)，所有的線程都會(huì)知道該變量被修改了，也就是所謂的“可見性”

不保證原子性

修改變量(賦值)實(shí)質(zhì)上是在JVM中分了好幾步，而在這幾步內(nèi)(從裝載變量到修改)，它是不安全的。

如果沒看懂或者想要深入了解其原理和可參考下列博文：

http://www.cnblogs.com/Mainz/p/3556430.html

https://www.cnblogs.com/Mainz/p/3546347.html

http://www.dataguru.cn/java-865024-1-1.html

1.5ConCurrentHashMap域

域?qū)ο笥羞@么幾個(gè)：

我們來簡(jiǎn)單看一下他們是什么東東：

初次閱讀完之后，有的屬性我也不太清楚它是干什么的，在繼續(xù)閱讀之后可能就明朗了~

1.6ConCurrentHashMap構(gòu)造方法

ConcurrentHashMap的構(gòu)造方法有5個(gè)：

具體的實(shí)現(xiàn)是這樣子的：

可以發(fā)現(xiàn)，在構(gòu)造方法中有幾處都調(diào)用了tableSizeFor()，我們來看一下他是干什么的：

點(diǎn)進(jìn)去之后發(fā)現(xiàn)，啊，原來我看過這個(gè)方法，在HashMap的時(shí)候.....

它就是用來獲取大于參數(shù)且最接近2的整次冪的數(shù)...

賦值給sizeCtl屬性也就說明了：這是下次擴(kuò)容的大小~

1.7put方法

終于來到了最核心的方法之一：put方法啦~~~~

我們先來整體看一下put方法干了什么事：

接下來，我們來看看初始化散列表的時(shí)候干了什么事：initTable()

只讓一個(gè)線程對(duì)散列表進(jìn)行初始化！

1.8get方法

從頂部注釋我們可以讀到，get方法是不用加鎖的，是非阻塞的。

我們可以發(fā)現(xiàn)，Node節(jié)點(diǎn)是重寫的，設(shè)置了volatile關(guān)鍵字修飾，致使它每次獲取的都是最新設(shè)置的值

二、總結(jié)

上面簡(jiǎn)單介紹了ConcurrentHashMap的核心知識(shí)，還有很多知識(shí)點(diǎn)都沒有提及到，作者的水平也不能將其弄懂~~有興趣進(jìn)入的同學(xué)可到下面的鏈接繼續(xù)學(xué)習(xí)。

下面我來簡(jiǎn)單總結(jié)一下ConcurrentHashMap的核心要點(diǎn)：

底層結(jié)構(gòu)是散列表(數(shù)組+鏈表)+紅黑樹，這一點(diǎn)和HashMap是一樣的。

Hashtable是將所有的方法進(jìn)行同步，效率低下。而ConcurrentHashMap作為一個(gè)高并發(fā)的容器，它是通過部分鎖定+CAS算法來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)線程安全的。CAS算法也可以認(rèn)為是樂觀鎖的一種~

在高并發(fā)環(huán)境下，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(計(jì)算size...等等)其實(shí)是無意義的，因?yàn)樵谙乱粫r(shí)刻size值就變化了。

get方法是非阻塞，無鎖的。重寫Node類，通過volatile修飾next來實(shí)現(xiàn)每次獲取都是最新設(shè)置的值

ConcurrentHashMap的key和Value都不能為null

參考資料：

https://blog.csdn.net/u010723709/article/details/48007881

https://blog.csdn.net/melod_bc/article/details/54150679

https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78897275

https://www.jianshu.com/p/e694f1e868ec

明天要是無意外的話，可能會(huì)寫Set集合，敬請(qǐng)期待哦~~~~

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