深刻淺出ConcurrentHashMap1.8+CAS+volatile

1.深刻淺出CAS

前言

CAS（Compare and Swap），即比較並替換，實現併發算法時經常使用到的一種技術，Doug lea大神在java同步器中大量使用了CAS技術，鬼斧神工的實現了多線程執行的安全性。CAS原理(也能夠理解爲樂觀鎖)保證了原子

CAS的思想很簡單：三個參數，一個當前內存值V、舊的預期值A、即將更新的值B，當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值修改成B並返回true，不然什麼都不作，並返回false。

CAS缺點

CAS存在一個很明顯的問題，即ABA問題。

問題：若是變量V初次讀取的時候是A，而且在準備賦值的時候檢查到它仍然是A，那能說明它的值沒有被其餘線程修改過了嗎？

若是在這段期間曾經被改爲B，而後又改回A，那CAS操做就會誤認爲它歷來沒有被修改過。針對這種狀況，java併發包中提供了一個帶有標記的原子引用類AtomicStampedReference，它能夠經過控制變量值的版原本保證CAS的正確性。

2.volatile關鍵字

前言

volatile做爲java中的關鍵詞之一，用以聲明變量的值可能隨時會別的線程修改，使用volatile修飾的變量會強制將修改的值當即寫入主存，主存中值的更新會使緩存中的值失效(非volatile變量不具有這樣的特性，非volatile變量的值會被緩存，線程A更新了這個值，線程B讀取這個變量的值時可能讀到的並非是線程A更新後的值)。volatile會禁止指令重排。

 

　　2.1 volatile特性

 

volatile具備可見性、有序性，不具有原子性。

 

注意，volatile不具有原子性，這是volatile與java中的synchronized、java.util.concurrent.locks.Lock最大的功能差別，這一點在面試中也是很是容易問到的點。

 

下面來分別看下可見性、有序性、原子性：

 

原子性：若是你瞭解事務，那這個概念應該好理解。原子性一般指多個操做不存在只執行一部分的狀況，若是所有執行完成那沒毛病，若是隻執行了一部分，那對不起，你得撤銷(即事務中的回滾)已經執行的部分。可見性：當多個線程訪問同一個變量x時，線程1修改了變量x的值，線程一、線程2...線程n可以當即讀取到線程1修改後的值。有序性：即程序執行時按照代碼書寫的前後順序執行。在Java內存模型中，容許編譯器和處理器對指令進行重排序，可是重排序過程不會影響到單線程程序的執行，卻會影響到多線程併發執行的正確性。(本文不對指令重排做介紹，但不表明它不重要，它是理解JAVA併發原理時很是重要的一個概念)。3.volatile適用場景

 

適用於對變量的寫操做不依賴於當前值，對變量的讀取操做不依賴於非volatile變量。適用於讀多寫少的場景（由於讀操做不須要原子性）。可用做狀態標誌。JDK中volatie應用：JDK中ConcurrentHashMap的Entry的value和next被聲明爲volatile，AtomicLong中的value被聲明爲volatile。AtomicLong經過CAS原理(也能夠理解爲樂觀鎖)保證了原子性。　　　　

　　2.2 volatile VS synchronized

• volatile本質是在告訴jvm當前變量在寄存器（工做內存）中的值是不肯定的，須要從主存中讀取； synchronized則是鎖定當前變量，只有當前線程能夠訪問該變量，其餘線程被阻塞住。
• volatile僅能使用在變量級別；synchronized則可使用在變量、方法、和類級別的
• volatile僅能實現變量的修改可見性，不能保證原子性；而synchronized則能夠保證變量的修改可見性和原子性
• volatile不會形成線程的阻塞；synchronized可能會形成線程的阻塞。
• volatile標記的變量不會被編譯器優化；synchronized標記的變量能夠被編譯器優化

深刻淺出ConcurrentHashMap1.8  (轉載 https://www.jianshu.com/p/c0642afe03e0)

對於上面的文章的總結

　　1. jdk1.7 ConcurrentHashMap採用 分段鎖的機制，實現併發的更新操做，底層採用數組+鏈表的存儲結構,jdk1.8的實現已經拋棄了Segment分段鎖機制，利用CAS+Synchronized來保證併發更新的安全，底層採用數組+鏈表+紅黑樹的存儲結構。

　　2. 鍵值對節點使用的Node

• Node：保存key，value及key的hash值的數據結構。

 

其中value和next都用volatile修飾，保證併發的可見性。

3. put操做採用CAS+synchronized實現併發插入或更新操做

4.其餘的和hashMap 差很少。

5.線程安全，不容許有null值null 鍵