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ConcurrentHashMap基于JDK1.8源码剖析

sanyang / 2167人阅读

摘要:下面我来简单总结一下的核心要点底层结构是散列表数组链表红黑树,这一点和是一样的。是将所有的方法进行同步,效率低下。而作为一个高并发的容器,它是通过部分锁定算法来进行实现线程安全的。

前言
声明,本文用的是jdk1.8

前面章节回顾:

Collection总览

List集合就这么简单【源码剖析】

Map集合、散列表、红黑树介绍

HashMap就是这么简单【源码剖析】

LinkedHashMap就这么简单【源码剖析】

TreeMap就这么简单【源码剖析】

本篇主要讲解ConCurrentHashMap~

看这篇文章之前最好是有点数据结构的基础:

Java实现单向链表

栈和队列就是这么简单

二叉树就这么简单

当然了,如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正~

一、ConCurrentHashMap剖析

ConCurrentHashMap在初学的时候反正我是没有接触过的,不知道你们接触过了没有~

这个类听得也挺少的,在集合中是比较复杂的一个类了,它涉及到了一些多线程的知识点。

不了解或忘记多线程知识点的同学也不要怕,哪儿用到了多线程的知识点,我都会简单介绍一下,并给出对应的资料去阅读的~

好了,我们就来开始吧~

1.1初识ConCurrentHashMap

ConCurrentHashMap的底层是:散列表+红黑树,与HashMap是一样的。

从前面的章节我们也可以发现:最快了解一下类是干嘛的,我们看源码的顶部注释就可以了!

我简单翻译了一下顶部的注释(我英文水平渣,如果有错的地方请多多包涵~欢迎在评论区下指正)

根据上面注释我们可以简单总结:

JDK1.8底层是散列表+红黑树

ConCurrentHashMap支持高并发的访问和更新,它是线程安全

检索操作不用加锁,get方法是非阻塞的

key和value都不允许为null

1.2JDK1.7底层实现

上面指明的是JDK1.8底层是:散列表+红黑树,也就意味着,JDK1.7的底层跟JDK1.8是不同的~

JDK1.7的底层是:segments+HashEntry数组:

图来源:https://blog.csdn.net/panweiw...

Segment继承了ReentrantLock,每个片段都有了一个锁,叫做“锁分段

大概了解一下即可~

1.3有了Hashtable为啥需要ConCurrentHashMap

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

ConcurrentHashMap通过在部分加锁利用CAS算法来实现同步。

1.4CAS算法和volatile简单介绍

在看ConCurrentHashMap源码之前,我们来简单讲讲CAS算法和volatile关键字

CAS(比较与交换,Compare and swap) 是一种有名的无锁算法

CAS有3个操作数

内存值V

旧的预期值A

要修改的新值B

当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做

当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值(A和内存值V相同时,将内存值V修改为B),而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试(否则什么都不做)

看了上面的描述应该就很容易理解了,先比较是否相等,如果相等则替换(CAS算法)

参考资料:

CAS优秀博文:https://www.cnblogs.com/exceptioneye/p/5373498.html

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

接下来我们看看volatile关键字,在初学的时候也很少使用到volatile这个关键字。反正我没用到,而又经常在看Java相关面试题的时候看到它,觉得是一个挺神秘又很难的一个关键字。其实不然,还是挺容易理解的~

volatile经典总结:volatile仅仅用来保证该变量对所有线程的可见性,但不保证原子性

我们将其拆开来解释一下:

保证该变量对所有线程的可见性

在多线程的环境下:当这个变量修改时,所有的线程都会知道该变量被修改了,也就是所谓的“可见性”

不保证原子性

修改变量(赋值)实质上是在JVM中分了好几步,而在这几步内(从装载变量到修改),它是不安全的

如果没看懂或者想要深入了解其原理和可参考下列博文:

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

域对象有这么几个:

我们来简单看一下他们是什么东东:

初次阅读完之后,有的属性我也不太清楚它是干什么的,在继续阅读之后可能就明朗了~

1.6ConCurrentHashMap构造方法

ConcurrentHashMap的构造方法有5个:

具体的实现是这样子的:

可以发现,在构造方法中有几处都调用了tableSizeFor(),我们来看一下他是干什么的:

点进去之后发现,啊,原来我看过这个方法,在HashMap的时候.....

它就是用来获取大于参数且最接近2的整次幂的数...

赋值给sizeCtl属性也就说明了:这是下次扩容的大小~

1.7put方法

终于来到了最核心的方法之一:put方法啦~~~~

我们先来整体看一下put方法干了什么事:

接下来,我们来看看初始化散列表的时候干了什么事:initTable()

只让一个线程对散列表进行初始化

1.8get方法

从顶部注释我们可以读到,get方法是不用加锁的,是非阻塞的。

我们可以发现,Node节点是重写的,设置了volatile关键字修饰,致使它每次获取的都是最新设置的值

二、总结

上面简单介绍了ConcurrentHashMap的核心知识,还有很多知识点都没有提及到,作者的水平也不能将其弄懂~~有兴趣进入的同学可到下面的链接继续学习。

下面我来简单总结一下ConcurrentHashMap的核心要点:

底层结构是散列表(数组+链表)+红黑树,这一点和HashMap是一样的。

Hashtable是将所有的方法进行同步,效率低下。而ConcurrentHashMap作为一个高并发的容器,它是通过部分锁定+CAS算法来进行实现线程安全的。CAS算法也可以认为是乐观锁的一种~

在高并发环境下,统计数据(计算size...等等)其实是无意义的,因为在下一时刻size值就变化了。

get方法是非阻塞,无锁的。重写Node类,通过volatile修饰next来实现每次获取都是最新设置的值

ConcurrentHashMap的key和Value都不能为null

参考资料:

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

明天要是无意外的话,可能会写Set集合,敬请期待哦~~~~

文章的目录导航:https://zhongfucheng.bitcron.com/post/shou-ji/wen-zhang-dao-hang

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