死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（二）——擴容
本章接着上一章，連接直達請點我。java
初始化桶數組
第一次放元素時，初始化桶數組。算法
private final Node<K,V>[] initTable() {
Node<K,V>[] tab; int sc;
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
if ((sc = sizeCtl) < 0)
// 若是sizeCtl<0說明正在初始化或者擴容，讓出CPU
Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
// 若是把sizeCtl原子更新爲-1成功，則當前線程進入初始化
// 若是原子更新失敗則說明有其它線程先一步進入初始化了，則進入下一次循環
// 若是下一次循環時還沒初始化完畢，則sizeCtl<0進入上面if的邏輯讓出CPU
// 若是下一次循環更新完畢了，則table.length!=0，退出循環
try {
// 再次檢查table是否爲空，防止ABA問題
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// 若是sc爲0則使用默認值16
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
// 新建數組
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
// 賦值給table桶數組
table = tab = nt;
// 設置sc爲數組長度的0.75倍
// n - (n >>> 2) = n - n/4 = 0.75n
// 可見這裏裝載因子和擴容門檻都是寫死了的
// 這也正是沒有threshold和loadFactor屬性的緣由
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
// 把sc賦值給sizeCtl，這時存儲的是擴容門檻
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}
（1）使用CAS鎖控制只有一個線程初始化桶數組；數組
（2）sizeCtl在初始化後存儲的是擴容門檻；dom
（3）擴容門檻寫死的是桶數組大小的0.75倍，桶數組大小即map的容量，也就是最多存儲多少個元素。ide
判斷是否須要擴容
每次添加元素後，元素數量加1，並判斷是否達到擴容門檻，達到了則進行擴容或協助擴容。this
private final void addCount(long x, int check) {
CounterCell[] as; long b, s;
// 這裏使用的思想跟LongAdder類是如出一轍的（後面會講）
// 把數組的大小存儲根據不一樣的線程存儲到不一樣的段上（也是分段鎖的思想）
// 而且有一個baseCount，優先更新baseCount，若是失敗了再更新不一樣線程對應的段
// 這樣能夠保證儘可能小的減小衝突
// 先嚐試把數量加到baseCount上，若是失敗再加到分段的CounterCell上
if ((as = counterCells) != null ||
!U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
CounterCell a; long v; int m;
boolean uncontended = true;
// 若是as爲空
// 或者長度爲0
// 或者當前線程所在的段爲null
// 或者在當前線程的段上加數量失敗
if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
(a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
!(uncontended =
U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
// 強制增長數量（不管如何數量是必定要加上的，並非簡單地自旋）
// 不一樣線程對應不一樣的段都更新失敗了
// 說明已經發生衝突了，那麼就對counterCells進行擴容
// 以減小多個線程hash到同一個段的機率
fullAddCount(x, uncontended);
return;
}
if (check <= 1)
return;
// 計算元素個數
s = sumCount();
}
if (check >= 0) {
Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
// 若是元素個數達到了擴容門檻，則進行擴容
// 注意，正常狀況下sizeCtl存儲的是擴容門檻，即容量的0.75倍
while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
(n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
// rs是擴容時的一個郵戳標識
int rs = resizeStamp(n);
if (sc < 0) {
// sc<0說明正在擴容中
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
transferIndex <= 0)
// 擴容已經完成了，退出循環
// 正常應該只會觸發nextTable==null這個條件，其它條件沒看出來什麼時候觸發
break;
// 擴容未完成，則當前線程加入遷移元素中
// 並把擴容線程數加1
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
transfer(tab, nt);
}
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
// 這裏是觸發擴容的那個線程進入的地方
// sizeCtl的高16位存儲着rs這個擴容郵戳
// sizeCtl的低16位存儲着擴容線程數加1，即(1+nThreads)
// 因此官方說的擴容時sizeCtl的值爲 -(1+nThreads)是錯誤的
// 進入遷移元素
transfer(tab, null);
// 從新計算元素個數
s = sumCount();
}
}
}
（1）元素個數的存儲方式相似於LongAdder類，存儲在不一樣的段上，減小不一樣線程同時更新size時的衝突；線程
（2）計算元素個數時把這些段的值及baseCount相加算出總的元素個數；code
（3）正常狀況下sizeCtl存儲着擴容門檻，擴容門檻爲容量的0.75倍；get
（4）擴容時sizeCtl高位存儲擴容郵戳(resizeStamp)，低位存儲擴容線程數加1（1+nThreads）；hash
（5）其它線程添加元素後若是發現存在擴容，也會加入的擴容行列中來；
協助擴容（遷移元素）
線程添加元素時發現正在擴容且當前元素所在的桶元素已經遷移完成了，則協助遷移其它桶的元素。
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// 若是桶數組不爲空，而且當前桶第一個元素爲ForwardingNode類型，而且nextTab不爲空
// 說明當前桶已經遷移完畢了，纔去幫忙遷移其它桶的元素
// 擴容時會把舊桶的第一個元素置爲ForwardingNode，並讓其nextTab指向新桶數組
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
int rs = resizeStamp(tab.length);
// sizeCtl<0，說明正在擴容
while (nextTab == nextTable && table == tab &&
(sc = sizeCtl) < 0) {
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;
// 擴容線程數加1
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
// 當前線程幫忙遷移元素
transfer(tab, nextTab);
break;
}
}
return nextTab;
}
return table;
}
當前桶元素遷移完成了纔去協助遷移其它桶元素；
遷移元素
擴容時容量變爲兩倍，並把部分元素遷移到其它桶中。
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
int n = tab.length, stride;
if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
if (nextTab == null) { // initiating
// 若是nextTab爲空，說明還沒開始遷移
// 就新建一個新桶數組
try {
// 新桶數組是原桶的兩倍
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
nextTab = nt;
} catch (Throwable ex) { // try to cope with OOME
sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
nextTable = nextTab;
transferIndex = n;
}
// 新桶數組大小
int nextn = nextTab.length;
// 新建一個ForwardingNode類型的節點，並把新桶數組存儲在裏面
ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
boolean advance = true;
boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
for (int i = 0, bound = 0;;) {
Node<K,V> f; int fh;
// 整個while循環就是在算i的值，過程太複雜，不用太關心
// i的值會從n-1依次遞減，感興趣的能夠打下斷點就知道了
// 其中n是舊桶數組的大小，也就是說i從15開始一直減到1這樣去遷移元素
while (advance) {
int nextIndex, nextBound;
if (--i >= bound || finishing)
advance = false;
else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
i = -1;
advance = false;
}
else if (U.compareAndSwapInt
(this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
nextBound = (nextIndex > stride ?
nextIndex - stride : 0))) {
bound = nextBound;
i = nextIndex - 1;
advance = false;
}
}
if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
// 若是一次遍歷完成了
// 也就是整個map全部桶中的元素都遷移完成了
int sc;
if (finishing) {
// 若是所有遷移完成了，則替換舊桶數組
// 並設置下一次擴容門檻爲新桶數組容量的0.75倍
nextTable = null;
table = nextTab;
sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
return;
}
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
// 當前線程擴容完成，把擴容線程數-1
if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
// 擴容完成兩邊確定相等
return;
// 把finishing設置爲true
// finishing爲true纔會走到上面的if條件
finishing = advance = true;
// i從新賦值爲n
// 這樣會再從新遍歷一次桶數組，看看是否是都遷移完成了
// 也就是第二次遍歷都會走到下面的(fh = f.hash) == MOVED這個條件
i = n; // recheck before commit
}
}
else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
// 若是桶中無數據，直接放入ForwardingNode標記該桶已遷移
advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
// 若是桶中第一個元素的hash值爲MOVED
// 說明它是ForwardingNode節點
// 也就是該桶已遷移
advance = true; // already processed
else {
// 鎖定該桶並遷移元素
synchronized (f) {
// 再次判斷當前桶第一個元素是否有修改
// 也就是可能其它線程先一步遷移了元素
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 把一個鏈表分化成兩個鏈表
// 規則是桶中各元素的hash與桶大小n進行與操做
// 等於0的放到低位鏈表(low)中，不等於0的放到高位鏈表(high)中
// 其中低位鏈表遷移到新桶中的位置相對舊桶不變
// 高位鏈表遷移到新桶中位置正好是其在舊桶的位置加n
// 這也正是爲何擴容時容量在變成兩倍的緣由
Node<K,V> ln, hn;
if (fh >= 0) {
// 第一個元素的hash值大於等於0
// 說明該桶中元素是以鏈表形式存儲的
// 這裏與HashMap遷移算法基本相似
// 惟一不一樣的是多了一步尋找lastRun
// 這裏的lastRun是提取出鏈表後面不用處理再特殊處理的子鏈表
// 好比全部元素的hash值與桶大小n與操做後的值分別爲 0 0 4 4 0 0 0
// 則最後後面三個0對應的元素確定仍是在同一個桶中
// 這時lastRun對應的就是倒數第三個節點
// 至於爲啥要這樣處理，我也沒太搞明白
int runBit = fh & n;
Node<K,V> lastRun = f;
for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
int b = p.hash & n;
if (b != runBit) {
runBit = b;
lastRun = p;
}
}
// 看看最後這幾個元素歸屬於低位鏈表仍是高位鏈表
if (runBit == 0) {
ln = lastRun;
hn = null;
}
else {
hn = lastRun;
ln = null;
}
// 遍歷鏈表，把hash&n爲0的放在低位鏈表中
// 不爲0的放在高位鏈表中
for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
if ((ph & n) == 0)
ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
else
hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
}
// 低位鏈表的位置不變
setTabAt(nextTab, i, ln);
// 高位鏈表的位置是原位置加n
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
// 標記當前桶已遷移
setTabAt(tab, i, fwd);
// advance爲true，返回上面進行--i操做
advance = true;
}
else if (f instanceof TreeBin) {
// 若是第一個元素是樹節點
// 也是同樣，分化成兩顆樹
// 也是根據hash&n爲0放在低位樹中
// 不爲0放在高位樹中
TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0;
// 遍歷整顆樹，根據hash&n是否爲0分化成兩顆樹
for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
int h = e.hash;
TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
(h, e.key, e.val, null, null);
if ((h & n) == 0) {
if ((p.prev = loTail) == null)
lo = p;
else
loTail.next = p;
loTail = p;
++lc;
}
else {
if ((p.prev = hiTail) == null)
hi = p;
else
hiTail.next = p;
hiTail = p;
++hc;
}
}
// 若是分化的樹中元素個數小於等於6，則退化成鏈表
ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
(hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
(lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
// 低位樹的位置不變
setTabAt(nextTab, i, ln);
// 高位樹的位置是原位置加n
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
// 標記該桶已遷移
setTabAt(tab, i, fwd);
// advance爲true，返回上面進行--i操做
advance = true;
}
}
}
}
}
}
（1）新桶數組大小是舊桶數組的兩倍；
（2）遷移元素先從靠後的桶開始；
（3）遷移完成的桶在裏面放置一ForwardingNode類型的元素，標記該桶遷移完成；
（4）遷移時根據hash&n是否等於0把桶中元素分化成兩個鏈表或樹；
（5）低位鏈表（樹）存儲在原來的位置；
（6）高們鏈表（樹）存儲在原來的位置加n的位置；
（7）遷移元素時會鎖住當前桶，也是分段鎖的思想；
未完待續~~
相關文章
- 1. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（三）
- 2. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（三）——內含彩蛋
- 3. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析
- 4. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（一）
- 5. 【死磕 Java 集合】— ConcurrentSkipListMap源碼分析
- 6. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（一）——插入元素全解析
- 7. 死磕 java集合之ArrayBlockingQueue源碼分析
- 8. 死磕 java集合之WeakHashMap源碼分析
- 9. 死磕 java集合之ArrayDeque源碼分析
- 10. 死磕 java集合之CopyOnWriteArrayList源碼分析
- 更多相關文章...
- • Scala Set(集合) - Scala教程
- • C# 集合（Collection） - C#教程
- • Java Agent入門實戰（二）-Instrumentation源碼概述
- • 互聯網組織的未來：剖析GitHub員工的任性之源
相關標籤/搜索
每日一句
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
最新文章
- 1. 在windows下的虛擬機中,安裝華爲電腦的deepin操作系統
- 2. 強烈推薦款下載不限速解析神器
- 3. 【區塊鏈技術】孫宇晨：區塊鏈技術帶來金融服務的信任變革
- 4. 搜索引起的鏈接分析-計算網頁的重要性
- 5. TiDB x 微衆銀行 | 耗時降低 58%，分佈式架構助力實現普惠金融
- 6. 《數字孿生體技術白皮書》重磅發佈（附完整版下載）
- 7. 雙十一「避坑」指南：區塊鏈電子合同爲電商交易保駕護航！
- 8. 區塊鏈產業，怎樣「鏈」住未來？
- 9. OpenglRipper使用教程
- 10. springcloud請求一次好用一次不好用zuul Name or service not known
歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
相關文章
- 1. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（三）
- 2. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（三）——內含彩蛋
- 3. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析
- 4. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（一）
- 5. 【死磕 Java 集合】— ConcurrentSkipListMap源碼分析
- 6. 死磕 java集合之ConcurrentHashMap源碼分析（一）——插入元素全解析
- 7. 死磕 java集合之ArrayBlockingQueue源碼分析
- 8. 死磕 java集合之WeakHashMap源碼分析
- 9. 死磕 java集合之ArrayDeque源碼分析
- 10. 死磕 java集合之CopyOnWriteArrayList源碼分析