引言
本篇博客是基于之前的HashMap开展的,读者若是对HashMap不甚了解的话,可以参看之前的博客。
【Java基础】HashMap底层实现原理 附源码分析及面试题,让你深入Java集合
简单来说,ConcurrentHashMap是HashMap的并发版本,适合在并发环境下使用。
另外,本文关于ConcurrentHashMap的源码是基于JDK1.8的。
原理分析
ConcurrentHashMap原理:JDK1.7中,ConcurrentHashMap 采用了分段锁技术,其中 Segment是ConcurrentHashMap的内部类, 继承于 ReentrantLock。不会像 Hashtable 那样不管是 put 还是 get 操作都需要做同步处理,理论上 ConcurrentHashMap 支持 CurrencyLevel (Segment 数组数量)的线程并发。每当一个线程占用锁访问一个 Segment 时,不会影响到其他的 Segment。如下图所示:
但是从JDK1.8开始,ConcurrentHashMap就抛弃了原有的分段锁,而是改用CAS
+synchronized
来保证并发安全性。同时在JDK1.8中,也弃用了HashEntry,改用了Node(但功能相同):
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
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) {
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) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
……
}
不难发现,val 和next 都用了 volatile
修饰,保证了并发条件下的可见性。
put方法
先上源码:
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
/* 注释1 */
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
/* 注释2 */
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
/* 注释3 */
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
}
/* 注释4 */
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else {
V oldVal = null;
/* 注释5 */
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
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) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
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;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
/* 注释6 */
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}
- 根据 key 计算出 hashCode ;
- 判断是否需要进行初始化;
- f 即为当前 key 定位出的 Node,如果为空表示当前位置可以写入数据,利用 CAS 尝试写入,失败则自旋保证成功;
- 如果当前位置的 hashCode == MOVED (值为-1),则需要进行扩容;
- 如果都不满足,则利用 synchronized 锁写入数据;
- 如果数量大于 TREEIFY_THRESHOLD (值为8)则要转换为红黑树。
get方法
public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
int h = spread(key.hashCode());
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
if ((eh = e.hash) == h) {
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
else if (eh < 0)
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
根据计算出来的 hashCode 寻址,如果就在桶上那么直接返回值,如果是红黑树那就按照树的方式获取值,否则就按照链表的方式遍历获取值。