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7.0 KiB
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HashMap 源码中主要了解其核心源码及实现逻辑。ConcurrentHashMap 就不再重复那些数据结构相关的内容咯，这里重点看一下它的并发安全实现。源码如下。
public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements ConcurrentMap<K,V>,
Serializable {
/* --------- 常量及成员变量的设计 几乎与HashMap相差无几 -------- */
/**
* 最大容量
*/
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 默认初始容量
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
/**
* 单个数组最大容量
*/
static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 默认并发等级，也就分成多少个单独上锁的区域
*/
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
/**
* 扩容因子
*/
private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
*
*/
transient volatile Node<K,V>[] table;
/**
*
*/
private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;
/* --------- 系列构造方法，依然推荐在初始化时根据实际情况设置好初始容量 -------- */
public ConcurrentHashMap() {
}
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException();
int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
MAXIMUM_CAPACITY :
tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));
this.sizeCtl = cap;
}
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;
putAll(m);
}
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (initialCapacity < concurrencyLevel) // Use at least as many bins
initialCapacity = concurrencyLevel; // as estimated threads
long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
this.sizeCtl = cap;
}
/**
* ConcurrentHashMap 的核心就在于其put元素时 利用synchronized局部锁 和
* CAS乐观锁机制 大大提升了本集合的并发能力，比JDK7的分段锁性能更强
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
/**
* 当前指定数组位置无元素时，使用CAS操作 将 Node键值对 放入对应的数组下标。
* 出现hash冲突，则用synchronized局部锁锁住，若当前hash对应的节点是链表的头节点，遍历链表，
* 若找到对应的node节点，则修改node节点的val，否则在链表末尾添加node节点；倘若当前节点是
* 红黑树的根节点，在树结构上遍历元素，更新或增加节点
*/
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;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// 注意！这是一个CAS的方法，将新节点放入指定位置，不用加锁阻塞线程
// 也能保证并发安全
if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
// 当前Map在扩容，先协助扩容，在更新值
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else { // hash冲突
V oldVal = null;
// 局部锁，有效减少锁竞争的发生
synchronized (f) { // f 是 链表头节点/红黑树根节点
if (tabAt(tab, i) == f) {
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
// 若节点已经存在，修改该节点的值
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;
// 节点不存在，添加到链表末尾
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
// 如果该节点是 红黑树节点
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;
}
}
}
}
// 链表节点超过了8，链表转为红黑树
if (binCount != 0) {
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
// 统计节点个数，检查是否需要resize
addCount(1L, binCount);
return null;
}
}
与JDK1.7在同步机制上的区别 总结如下。JDK1.7 使用的是分段锁机制，其内部类Segment 继承了 ReentrantLock，将 容器内的数组划分成多段区域，每个区域对应一把锁，相比于HashTable确实提升了不少并发能力，但在数据量庞大的情况下，性能依然不容乐观，只能通过不断的增加锁来维持并发性能。而JDK1.8则使用了 CAS乐观锁 + synchronized局部锁 处理并发问题，锁粒度更细，即使数据量很大也能保证良好的并发性。