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ConcurrentHashMap基于JDK1.8源碼剖析

sanyang / 2185人閱讀

摘要:下面我來簡單總結一下的核心要點底層結構是散列表數組鏈表紅黑樹,這一點和是一樣的。是將所有的方法進行同步,效率低下。而作為一個高并發的容器,它是通過部分鎖定算法來進行實現線程安全的。

前言
聲明,本文用的是jdk1.8

前面章節回顧:

Collection總覽

List集合就這么簡單【源碼剖析】

Map集合、散列表、紅黑樹介紹

HashMap就是這么簡單【源碼剖析】

LinkedHashMap就這么簡單【源碼剖析】

TreeMap就這么簡單【源碼剖析】

本篇主要講解ConCurrentHashMap~

看這篇文章之前最好是有點數據結構的基礎:

Java實現單向鏈表

棧和隊列就是這么簡單

二叉樹就這么簡單

當然了,如果講得有錯的地方還請大家多多包涵并不吝在評論去指正~

一、ConCurrentHashMap剖析

ConCurrentHashMap在初學的時候反正我是沒有接觸過的,不知道你們接觸過了沒有~

這個類聽得也挺少的,在集合中是比較復雜的一個類了,它涉及到了一些多線程的知識點。

不了解或忘記多線程知識點的同學也不要怕,哪兒用到了多線程的知識點,我都會簡單介紹一下,并給出對應的資料去閱讀的~

好了,我們就來開始吧~

1.1初識ConCurrentHashMap

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

從前面的章節我們也可以發現: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!

我簡單翻譯了一下頂部的注釋(我英文水平渣,如果有錯的地方請多多包涵~歡迎在評論區下指正)

根據上面注釋我們可以簡單總結:

JDK1.8底層是散列表+紅黑樹

ConCurrentHashMap支持高并發的訪問和更新,它是線程安全

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底層實現

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數組:

圖來源:https://blog.csdn.net/panweiw...

Segment繼承了ReentrantLock,每個片段都有了一個鎖,叫做“鎖分段

大概了解一下即可~

1.3有了Hashtable為啥需要ConCurrentHashMap

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

ConcurrentHashMap通過在部分加鎖利用CAS算法來實現同步。

1.4CAS算法和volatile簡單介紹

在看ConCurrentHashMap源碼之前,我們來簡單講講CAS算法和volatile關鍵字

CAS(比較與交換,Compare and swap) 是一種有名的無鎖算法

CAS有3個操作數

內存值V

舊的預期值A

要修改的新值B

當且僅當預期值A和內存值V相同時,將內存值V修改為B,否則什么都不做

當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時,只有其中一個線程能更新變量的值(A和內存值V相同時,將內存值V修改為B),而其它線程都失敗,失敗的線程并不會被掛起,而是被告知這次競爭中失敗,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優秀博文:https://www.cnblogs.com/exceptioneye/p/5373498.html

CAS優秀博文:https://www.cnblogs.com/549294286/p/3766717.html

接下來我們看看volatile關鍵字,在初學的時候也很少使用到volatile這個關鍵字。反正我沒用到,而又經常在看Java相關面試題的時候看到它,覺得是一個挺神秘又很難的一個關鍵字。其實不然,還是挺容易理解的~

volatile經典總結:volatile僅僅用來保證該變量對所有線程的可見性,但不保證原子性

我們將其拆開來解釋一下:

保證該變量對所有線程的可見性

在多線程的環境下:當這個變量修改時,所有的線程都會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)實質上是在JVM中分了好幾步,而在這幾步內(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

域對象有這么幾個:

我們來簡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,在繼續閱讀之后可能就明朗了~

1.6ConCurrentHashMap構造方法

ConcurrentHashMap的構造方法有5個:

具體的實現是這樣子的:

可以發現,在構造方法中有幾處都調用了tableSizeFor(),我們來看一下他是干什么的:

點進去之后發現,啊,原來我看過這個方法,在HashMap的時候.....

它就是用來獲取大于參數且最接近2的整次冪的數...

賦值給sizeCtl屬性也就說明了:這是下次擴容的大小~

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候干了什么事:initTable()

只讓一個線程對散列表進行初始化

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。

我們可以發現,Node節點是重寫的,設置了volatile關鍵字修飾,致使它每次獲取的都是最新設置的值

二、總結

上面簡單介紹了ConcurrentHashMap的核心知識,還有很多知識點都沒有提及到,作者的水平也不能將其弄懂~~有興趣進入的同學可到下面的鏈接繼續學習。

下面我來簡單總結一下ConcurrentHashMap的核心要點:

底層結構是散列表(數組+鏈表)+紅黑樹,這一點和HashMap是一樣的。

Hashtable是將所有的方法進行同步,效率低下。而ConcurrentHashMap作為一個高并發的容器,它是通過部分鎖定+CAS算法來進行實現線程安全的。CAS算法也可以認為是樂觀鎖的一種~

在高并發環境下,統計數據(計算size...等等)其實是無意義的,因為在下一時刻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來實現每次獲取都是最新設置的值

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,可能會寫Set集合,敬請期待哦~~~~

文章的目錄導航:https://zhongfucheng.bitcron.com/post/shou-ji/wen-zhang-dao-hang

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