(8)concurrentHashMap怎么实现线程安全?(1.7版本)

一、ConcurrentHashMap实现原理

哈希表是中非常高效,复杂度为O(1)的数据结构,在Java开发中,我们最常见到最频繁使用的就是HashMap和HashTable,但是在线程竞争激烈的并发场景中使用都不够合理。

HashMap :先说HashMap,HashMap是线程不安全的,在并发环境下,可能会形成环状链表(扩容时可能造成),导致get操作时,cpu空转,并发危险

HashTable : 和HashMap原理几乎一样,差别1.HashTable不允许key和value为null;2.线程安全。安全代价大,简单粗暴,get/put所有都synchronized,给哈希表加大锁,多线程阻塞,相当串行

二、ConcurrentHashMap源码分析 

主干是个Segment数组继承ReentrantLock可重入锁(ReentrantLock)。

一个Segment就是一个子哈希表,维护了HashEntry数组,(默认允许16个线程并发)

同Segment才考虑线程同步,不同无需考虑。

Segment类似哈希表,属性跟HashMap差不离,如负载因子loadFactor,阈值threshold等等

Segment的构造方法

初始化方法有三个参数,如果用户不指定则会使用默认值initialCapacity为16loadFactor为0.75(负载因子,扩容时需要参考),concurrentLevel为16

从上面的代码可以看出来,Segment数组的大小ssize是由concurrentLevel来决定的,但是却不一定等于concurrentLevel,ssize一定是大于或等于concurrentLevel的最小的2的次幂。比如:默认情况下concurrentLevel是16,则ssize为16;若concurrentLevel为14,ssize为16;若concurrentLevel为17,则ssize为32。为什么Segment的数组大小一定是2的次幂?其实主要是便于通过按位与的散列算法来定位Segment的index。同hashMap

put方法:

主要逻辑也就两步:1.定位segment确保定位的Segment已初始化 2.调用Segment的put方法

关于segmentShift和segmentMask

 segmentShift和segmentMask这两个全局变量的主要作用是用来定位Segment,int j =(hash >>> segmentShift) & segmentMask。

segmentMask:段掩码,假如segments数组长度为16,则段掩码为16-1=15;segments长度为32,段掩码为32-1=31。这样得到的所有bit位都为1,可以更好地保证散列的均匀性

segmentShift:2的sshift次方等于ssize,segmentShift=32-sshift。若segments长度为16,segmentShift=32-4=28;若segments长度为32,segmentShift=32-5=27。而计算得出的hash值最大为32位,无符号右移segmentShift,则意味着只保留高几位(其余位是没用的),然后与段掩码segmentMask位运算来定位Segment。

get方法:

get方法无需加锁,由于其中涉及到的共享变量都使用volatile修饰,volatile可以保证内存可见性,所以不会读取到过期数据。

put方法(concurrentHashMap代理到Segment上的)

Segment中的put方法是要加锁的。只不过是锁粒度细了而已。


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