ConcurrentHashMap基於JDK1.8源碼剖析

時間 2019-11-10

標籤 concurrenthashmap 基於 jdk1.8 jdk 源碼剖析欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

前言

聲明，本文用的是jdk1.8html

前面章節回顧：java

本篇主要講解ConCurrentHashMap~面試

看這篇文章以前最好是有點數據結構的基礎：算法

固然了，若是講得有錯的地方還請你們多多包涵並不吝在評論去指正～數組

1、ConCurrentHashMap剖析

ConCurrentHashMap在初學的時候反正我是沒有接觸過的，不知道大家接觸過了沒有~安全

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

不瞭解或忘記多線程知識點的同窗也不要怕，哪兒用到了多線程的知識點，我都會簡單介紹一下，並給出對應的資料去閱讀的~數據結構

好了，咱們就來開始吧~多線程

1.1初識ConCurrentHashMap

ConCurrentHashMap的底層是：散列表+紅黑樹，與HashMap是同樣的。併發

從前面的章節咱們也能夠發現：最快了解一下類是幹嗎的，咱們看源碼的頂部註釋就能夠了！

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

根據上面註釋咱們能夠簡單總結：

JDK1.8底層是散列表+紅黑樹
ConCurrentHashMap支持高併發的訪問和更新，它是線程安全的
檢索操做不用加鎖，get方法是非阻塞的
key和value都不容許爲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，也就意味着，JDK1.7的底層跟JDK1.8是不一樣的~

JDK1.7的底層是：segments+HashEntry數組：

圖來源：https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78897275

Segment繼承了ReentrantLock,每一個片斷都有了一個鎖，叫作「鎖分段」

大概瞭解一下便可~

1.3有了Hashtable爲啥須要ConCurrentHashMap

Hashtable是在每一個方法上都加上了Synchronized完成同步，效率低下。
ConcurrentHashMap經過在部分加鎖和利用CAS算法來實現同步。

1.4CAS算法和volatile簡單介紹

在看ConCurrentHashMap源碼以前，咱們來簡單講講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個操做數

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修改成B，不然什麼都不作

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修改成B)，而其它線程都失敗，失敗的線程並不會被掛起，而是被告知此次競爭中失敗，並能夠再次嘗試**(不然什麼都不作)**

看了上面的描述應該就很容易理解了，先比較是否相等，若是相等則替換(CAS算法)

接下來咱們看看volatile關鍵字，在初學的時候也不多使用到volatile這個關鍵字。反正我沒用到，而又常常在看Java相關面試題的時候看到它，以爲是一個挺神祕又很難的一個關鍵字。其實否則，仍是挺容易理解的~

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

咱們將其拆開來解釋一下：

保證該變量對全部線程的可見性
- 在多線程的環境下：當這個變量修改時，全部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。

若是沒看懂或者想要深刻了解其原理和可參考下列博文：

1.5ConCurrentHashMap域

域對象有這麼幾個：

咱們來簡單看一下他們是什麼東東：

初次閱讀完以後，有的屬性我也不太清楚它是幹什麼的，在繼續閱讀以後可能就明朗了~

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：

能夠發現，在構造方法中有幾處都調用了tableSizeFor()，咱們來看一下他是幹什麼的：

點進去以後發現，啊，原來我看過這個方法，在HashMap的時候.....

它就是用來獲取大於參數且最接近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

終於來到了最核心的方法之一：put方法啦~~~~

咱們先來總體看一下put方法幹了什麼事：

接下來，咱們來看看初始化散列表的時候幹了什麼事：initTable()

只讓一個線程對散列表進行初始化！

1.8get方法

從頂部註釋咱們能夠讀到，get方法是不用加鎖的，是非阻塞的。

咱們能夠發現，Node節點是重寫的，設置了volatile關鍵字修飾，導致它每次獲取的都是最新設置的值

2、總結

上面簡單介紹了ConcurrentHashMap的核心知識，還有不少知識點都沒有說起到，做者的水平也不能將其弄懂~~有興趣進入的同窗可到下面的連接繼續學習。

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是同樣的。
Hashtable是將全部的方法進行同步，效率低下。而ConcurrentHashMap做爲一個高併發的容器，它是經過部分鎖定+CAS算法來進行實現線程安全的。CAS算法也能夠認爲是樂觀鎖的一種~
在高併發環境下，統計數據(計算size...等等)實際上是無心義的，由於在下一時刻size值就變化了。
get方法是非阻塞，無鎖的。重寫Node類，經過volatile修飾next來實現每次獲取都是最新設置的值
ConcurrentHashMap的key和Value都不能爲null

參考資料：

明天要是無心外的話，可能會寫Set集合，敬請期待哦~~~~

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