并发编程 —— ConcurrentHashMap size 方法原理分析

前言

ConcurrentHashMap 博大精深,从他的 50 多个内部类就能看出来,似乎 JDK 的并发精髓都在里面了。但他依然拥有体验良好的 API 给我们使用,程序员根本感觉不到他内部的复杂。但,他内部的每一个方法都复杂无比,就连 size 方法,都挺复杂的。

今天就一起来看看这个 size 方法。

size 方法

代码如下:

public int size() {
    long n = sumCount();
    return ((n < 0L) ? 0 : (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE : (int)n);
}

最大返回 int 最大值,但是这个 Map 的长度是有可能超过 int 最大值的,所以 JDK 8 增了 mappingCount 方法。代码如下:

public long mappingCount() {
    long n = sumCount();
    return (n < 0L) ? 0L : n; // ignore transient negative values
}

相比较 size 方法,mappingCount 方法的返回值是 long 类型。所以不必限制最大值必须是 Integer.MAX_VALUE。而 JDK 推荐使用这个方法。但这个返回值依然不一定绝对准确。

从这两个方法中可以看出,sumCount 方法是核心。

sumCount 方法实现

代码如下:

final long sumCount() {
    CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
    long sum = baseCount;
    if (as != null) {
        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
            if ((a = as[i]) != null)
                sum += a.value;
        }
    }
    return sum;
}

上面的方法逻辑:当 counterCells 不是 null,就遍历元素,并和 baseCount 累加。

两个属性 : baseCount 和 counterCells。

先看 baseCount。

    /**
     * Base counter value, used mainly when there is no contention,
     * but also as a fallback during table initialization
     * races. Updated via CAS.
     * 当没有争用时,使用这个变量计数。
     */
    private transient volatile long baseCount;

一个 volatile 的变量,在 addCount 方法中会使用它,而 addCount 方法在 put 结束后会调用。在 addCount 方法中,会对这个变量做 CAS 加法。

image.png

但是如果并发导致 CAS 失败了,怎么办呢?使用 counterCells。

image.png

如果上面 CAS 失败了,在 fullAddCount 方法中,会继续死循环操作,直到成功。

image.png

而这个 CounterCell 类又是上面鬼呢?

// 一种用于分配计数的填充单元。改编自LongAdder和Striped64。请查看他们的内部文档进行解释。
@sun.misc.Contended 
static final class CounterCell {
    volatile long value;
    CounterCell(long x) { value = x; }
}

使用了 @sun.misc.Contended 标记的类,内部一个 volatile 变量。注释说,改编自LongAdder和Striped64,关于这两个类,请看 Java8 Striped64 和 LongAdder

而关于这个注解,有必要解释一下。这个注解标识着这个类防止需要防止 "伪共享".

说说伪共享。引用 一下别人的说法:

避免伪共享(false sharing)。
先引用个伪共享的解释:
缓存系统中是以缓存行(cache line)为单位存储的。缓存行是2的整数幂个连续字节,
一般为32-256个字节。最常见的缓存行大小是64个字节。当多线程修改互相独立的变量时,
如果这些变量共享同一个缓存行,就会无意中影响彼此的性能,这就是伪共享。

所以伪共享对性能危害极大。

JDK 8 版本之前没有这个注解,Doug Lea 使用拼接来解决这个问题,把缓存行加满,让缓存之间的修改互不影响。

在我的机器上测试,加和不加这个注解的性能差距达到了 5 倍。

总结

好了,关于 Size 方法就简单介绍到这里。总结一下:

JDK 8 推荐使用mappingCount 方法,因为这个方法的返回值是 long 类型,不会因为 size 方法是 int 类型限制最大值(size 方法是接口定义的,不能修改)。

在没有并发的情况下,使用一个 baseCount volatile 变量就足够了,当并发的时候,CAS 修改 baseCount 失败后,就会使用 CounterCell 类了,会创建一个这个对象,通常对象的 volatile value 属性是 1。在计算 size 的时候,会将 baseCount 和 CounterCell 数组中的元素的 value 累加,得到总的大小,但这个数字仍旧可能是不准确的。

还有一个需要注意的地方就是,这个 CounterCell 类使用了 @sun.misc.Contended 注解标识,这个注解是防止伪共享的。是 1.8 新增的。使用时,需要加上 -XX:-RestrictContended 参数。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 158,847评论 4 362
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,208评论 1 292
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 108,587评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 43,942评论 0 205
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,332评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,587评论 1 218
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,853评论 2 312
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,568评论 0 198
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,273评论 1 242
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,542评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,033评论 1 260
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,373评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,031评论 3 236
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,073评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,830评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,628评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,537评论 2 269

推荐阅读更多精彩内容

  • 从三月份找实习到现在,面了一些公司,挂了不少,但最终还是拿到小米、百度、阿里、京东、新浪、CVTE、乐视家的研发岗...
    时芥蓝阅读 42,014评论 11 349
  • 并发系列的文章都是根据阅读《Java 并发编程的艺术》这本书总结而来,想更深入学习的同学可以自行购买此书进行学习。...
    小之丶阅读 846评论 0 10
  • 七月夜市, 热浪 催亮了万千灯火。 却让 光明遮住银河; 遥望天空, ——漆黑, 看不见星辰闪烁。 已经醉了, 一...
    Z0001阅读 359评论 5 7
  • 随之日历的一页一页的撕落,在那些彩色“蝴蝶”飞舞着飘落在地面的那一刻,是否记得一个节日又悄悄的走近了我们? ...
    水精灵亚男阅读 196评论 0 1
  • 如果感情有形状的话 那我们定是一个圆 你是起点 我是终点 兜兜又转转 却还是有了交点。
    各自的思绪阅读 177评论 0 2