Java ConcurrentHashMap的扩容过程详解

ConcurrentHashMap在扩容过程中,会进行以下步骤:

  1. 扩容条件判断:
    当ConcurrentHashMap中的元素数量达到阈值(threshold)时,会触发扩容操作。阈值是根据加载因子(load factor)和当前哈希表容量计算得出的。加载因子是一个比例值,用于衡量哈希表的填充程度。通常情况下,加载因子的默认值为0.75。

  2. 创建新的哈希表:
    在扩容过程中,ConcurrentHashMap会创建一个新的、更大容量的哈希表。新哈希表的容量通常是当前哈希表容量的两倍。同时,会生成一个新的掩码(mask),用于确定元素在新哈希表中的位置。

  3. 分段迁移数据:
    ConcurrentHashMap中的数据被分散存储在多个段(segments)中。在扩容过程中,会逐个处理每个段。对于每个段,会对其中的元素进行迁移操作。迁移的目标是将元素从旧哈希表迁移到新哈希表中的相应位置。

  4. 数据迁移:
    在数据迁移过程中,会对每个段中的元素进行处理。首先,会获得当前段的锁,以确保在迁移过程中其他线程无法对该段进行修改。然后,会遍历当前段中的链表或树结构,将其中的元素重新计算哈希值,并将其迁移到新哈希表中的相应位置。迁移的过程中使用的是原子操作来保证数据的正确性。

  5. 完成迁移:
    在迁移过程中,新旧哈希表并存,旧哈希表仍然可以被并发读取。当迁移完成后,会释放当前段的锁,并更新ConcurrentHashMap的内部状态,包括当前哈希表的引用和容量等。此时,新哈希表将成为主要的操作目标,旧哈希表将逐渐被丢弃。

整个扩容过程中,读取操作是无锁的,可以继续并发进行。只有写入操作需要获取段级别的锁,确保在迁移过程中数据的一致性。

需要注意的是,ConcurrentHashMap的扩容操作是逐段进行的,不会对整个哈希表进行全局锁定。这种分段迁移的策略使得ConcurrentHashMap在扩容过程中仍然可以保持较高的并发性能。

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