JDK1.7 ConcurrentHashMap 源码畅聊
发布时间:2021-11-18 12:07:09 所属栏目:教程 来源:互联网
导读:概述 ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版本,使用了分段加锁的方案,在高并发时有比较好的性能。 本文分析JDK1.7中ConcurrentHashMap的实现。 正文 ConcurrentHashMap概述 HashMap不是线程安全的,要实现线程安全除非加锁,但这样性能很低。ConcurrentH
概述 ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版本,使用了分段加锁的方案,在高并发时有比较好的性能。 本文分析JDK1.7中ConcurrentHashMap的实现。 正文 ConcurrentHashMap概述 HashMap不是线程安全的,要实现线程安全除非加锁,但这样性能很低。ConcurrentHashMap把整个HashMap数组分成了若干个Segment,每个Segment里有一个数组。添加一个Key时,需要先根据hash值计算出其所在Segment,然后再根据hash值计算出在该Segment中的位置。Segment继承自ReentrantLock,每个Segment就是一个锁。在多线程的情况下,就减少了锁竞争,提升了性能。 ConcurrentHashMap存储结构如下图所示: image 下面我们来分析源码,看数据是怎么存储的。 构造函数 public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) { if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0) throw new IllegalArgumentException(); if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS) concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS; // Find power-of-two sizes best matching arguments int sshift = 0; int ssize = 1; //concurrencyLevel为并发级别,这一步就是计算出大于concurrencyLevel的最小的2的N次方 //为什么不用HashMap中的Integer.highestOneBit((number - 1) << 1)来计算这个值 //我的理解是concurrencyLevel一般都比较小(默认为16),采用这种计算方法效率更高。 while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift; ssize <<= 1; } //后面根据hash计算segment位置时需要用到 this.segmentShift = 32 - sshift; this.segmentMask = ssize - 1; if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; //计算每一个segment中table的length int c = initialCapacity / ssize; if (c * ssize < initialCapacity) ++c; int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY; while (cap < c) cap <<= 1; // create segments and segments[0] Segment<K,V> s0 = new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor), (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]); Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize]; UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0] this.segments = ss; } 和HashMap最大的不同就是多了Segment的初始化。 Segment的Size也初始化为2的N次方,这为后面的Map整体resize以及确定一个hash值所在Segment都提供简便方法。 每个Segment中的table同HashMap中table一样,接着来看PUT时怎么计算Segment的位置。 PUT public V put(K key, V value) { Segment<K,V> s; if (value == null) throw new NullPointerException(); int hash = hash(key); //取得Key的Segment位置 int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask; if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment s = ensureSegment(j); return s.put(key, hash, value, false); } segmentShift:在构造函数中计算出来的,假设concurrencyLevel为16,segmentShift=28(32-4) segmentMask:15(16-1) 可见求Key所在Segment的算法和HashMap中求Key所在table中的位置一样,都是 hash & (length-1)。 所以这里Segment的length也必须是2的N次方。 hash >>> segmentShift是为了使用hash的高位进行与运算。 s.put方法,就是把Key放到Segment中table的响应位置,它的算法和HashMap中类似,只是加入了锁。 线程安全 HashMap - 非线程安全 Put一个Key时有下面这段代码: void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //1.取得链表 Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; //2.将新Key设置为链表的第一个 table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e); size++; } 假设有两个线程A、B,同时进行第1步,它们获取到的e是同一个,如:x,y,z 然后线程A运行到第2步,为e添加了一个新元素a,并赋值给table[bucketIndex],此时table[bucketIndex]为:a,x,y,z 而后线程B运行到第2步,为e添加了一个新元素b,并赋值给table[bucketIndex],此时table[bucketIndex]为:b,x,y,z 所以这种情况下就会有问题,这只是其中的一个例子,所以HashMap是非线程安全的。 ConcurrentHashMap - 线程安全 Put一个Key到Table时,使用如下代码: final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) { HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value); V oldValue; try { ...... } finally { unlock(); } return oldValue; } 可以看到put时,加入了Lock,这就保证了线程的安全性。 查看ConcurrentHashMap源代码可以发现,ConcurrentHashMap的remove、replace等有可能引起线程安全问题的地方都加了Lock。 ConcurrentHashMap的Get方法并不是完全线程安全,因为Get时没有加锁,但JDK用了很多volatile类型变量来保证在大多数情况下的线程安全。 总结: ConcurrentHashMap在绝大多数情况下是线程安全的,在多线程情况下请使用ConcurrentHashMap。 (编辑:开发网_开封站长网) 【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容! |