Java中ConcurrentHashMap學習

Java中ConcurrentHashMap學習

imzoer IT哈哈
ConcurrentHashMap融合了hashtable和hashmap兩者的優點。
hashtable是作了同步的，hashmap未考慮同步。因此hashmap在單線程狀況下效率較高。hashtable在的多線程狀況下，同步操做能保證程序執行的正確性。
可是hashtable每次同步執行的時候都要鎖住整個結構。看下圖：

圖左側清晰的標註出來，lock每次都要鎖住整個結構。
ConcurrentHashMap正是爲了解決這個問題而誕生的。
ConcurrentHashMap鎖的方式是稍微細粒度的。 ConcurrentHashMap將hash表分爲16個桶（默認值），諸如get,put,remove等經常使用操做只鎖當前須要用到的桶。
試想，原來 只能一個線程進入，如今卻能同時16個寫線程進入（寫線程才須要鎖定，而讀線程幾乎不受限制，以後會提到），併發性的提高是顯而易見的。
更使人驚訝的是ConcurrentHashMap的讀取併發，由於在讀取的大多數時候都沒有用到鎖定，因此讀取操做幾乎是徹底的併發操做，而寫操做鎖定的粒度又很是細，比起以前又更加快速（這一點在桶更多時表現得更明顯些）。只有在求size等操做時才須要鎖定整個表。
而在迭代時，ConcurrentHashMap使用了不一樣於傳統集合的快速失敗迭代器的另外一種迭代方式，咱們稱爲弱一致迭代器。在這種迭代方式中，當iterator被建立後集合再發生改變就再也不是拋出 ConcurrentModificationException，取而代之的是在改變時new新的數據從而不影響原有的數 據，iterator完成後再將頭指針替換爲新的數據，這樣iterator線程可使用原來老的數據，而寫線程也能夠併發的完成改變，更重要的，這保證了多個線程併發執行的連續性和擴展性，是性能提高的關鍵。
下面分析ConcurrentHashMap的源碼。主要是分析其中的Segment。由於操做基本上都是在Segment上的。先看Segment內部數據的定義。

從上圖能夠看出，很重要的一個是table變量。是一個HashEntry的數組。Segment就是把數據存放在這個數組中的。除了這個量，還有諸如loadfactor、modcount等變量。
看segment的get 函數的實現：

加上hashentry的代碼：

能夠看出，hashentry是一個鏈表型的數據結構。
在segment的get函數中，經過getFirst函數獲得第一個值，而後就是經過這個值的next，一路找到想要的那個對象。若是不空，則返回。若是爲空，則多是其餘線程正在修改節點。好比上面說的弱一致迭代器在將指針更改成新值的過程。而以前的 get操做都未進行鎖定，根據bernstein條件，讀後寫或寫後讀都會引發數據的不一致，因此這裏要對這個e從新上鎖再讀一遍，以保證獲得的是正確值。readValueUnderLock中就是用了lock()進行加鎖。
put操做已開始就鎖住了整個segment。這是由於修改操做時不能併發的。

一樣，remove操做也是如此(相似put，一開始就鎖住真個segment)。

但要注意一點區別，中間那個for循環是作什麼用的呢？（截圖未徹底，能夠本身找找代碼查看一下）。從代碼來看，就是將定位以後的全部entry克隆並拼回前面去，但有必要嗎？每次刪除一個元素就要將那以前的元素克隆一遍？這點實際上是由entry的不變性來決定的，仔細觀察entry定義，發現除了value，其餘 全部屬性都是用final來修飾的，這意味着在第一次設置了next域以後便不能再改變它，取而代之的是將它以前的節點全都克隆一次。至於entry爲何要設置爲不變性，這跟不變性的訪問不須要同步從而節省時間有關。