是什么?
之前详细介绍过的原理, 与用法一样,都是 key-value 结构,底层的实现都差不多,最大的区别是,是线程安全的, 不是线程安全的 。
为什么需要线程安全?
我们知道, 的底层数据结构是数组 + 链表 + 红黑树,当两个元素都落在数组的同一个位置时,会形成链表,如果两个线程分别同时 put 这个元素,一个元素把另一个元素覆盖了,就会导致数据丢失 。所以我们需要同时只有一个线程能 put 元素,也就是线程安全 。
如何解决线程安全问题的?
解决线程安全问题非常简单粗暴,就是在方法前加关键词, 不仅给写操作加锁 putclone 等,还给读操作加了锁 get, 如下:
public synchronized V get(Object key)public synchronized V put(K key, V value)public synchronized boolean remove(Object key, Object value)
虽然实现起来比较简单,但效率不高 。我们一般选用 .
为什么的效率高没有大量使用这种重量级锁 。而是在一些关键位置使用乐观锁(CAS), 线程可以无阻塞的运行 。读方法没有加锁扩容时老数据的转移是并发执行的,这样扩容的效率更高 。
Java8 中基于分段锁+CAS 保证线程安全,分段锁基于实现,它仅仅锁住某个数组的某个槽位,而不是整个数组
CAS
分段锁
重点成员变量
: table 容量从 n 扩到 2n 时, 是从索引 n->1 的元素开始迁移,
代表当前已经迁移的元素下标
: 一个特殊的 Node 节点, 其 =MOVED, 代表着此时 table 正在做扩容操作 。扩容期间, 若 table 某个元素为 null, 那么该元素设置为 , 当下个线程向这个元素插入数据时, 检查 =MOVED, 就会帮着扩容
重点方法解释 初始化
put 数据 cas 锁定单个槽位
锁住某个链表
协助扩容
上图只是协助扩容的时机,至于协助扩容内部执行的详细步骤比较复杂,牵涉一些位运算,不再详细探究了,大致做了一下几件事:
【ConcurrentHashMap 重点成员变量】定线程每轮迁移元素的个数 , 比如进来一个线程, 确定扩容 table 下标为 (a,b]之间元素, 下一个线程扩容(b,c] 。这里对 b-a 或者 c-b 也是由最小值 16 限制的 。也就是说每个线程最少扩容连续 16 个 table 的元素 。而标志当前迁移的下标保存在里面 。检查是否完成初始化, 若没有的话, 说明是第一个迁移的线程, 先初始化 , size 是之前 table 的 2 倍 。进入 while 循环查找本轮迁移的 table 下标元素区间, 保存在(bound, i]中, 注意这里是半开半闭区间 。从i -> bound开始遍历table中每个元素, 这里是从大到小遍历的:若该元素为空, 则向该元素标写入, 然后检查下一个元素 。当别 的线程向这个元素插入数据时, 根据这个标志符知道了table正在被别的线程迁移, 在 中就会调用帮着迁移 。若该元素的hash=MOVED, 代表次table正在处于迁移之中, 跳过 。按道理不会跑着这里的 。否则说明该元素跟着的是一个链表或者是个红黑树结构, 若hash>0, 则说明是个链 表, 若f, 则说明是个红黑树结构 。链表迁移原理如下: 遍历链表每个节点 。若节点的(f.hash&n == 0) 成立, 则将节 点放在i, 否则, 则将节点放在n+i上面, 这一点和之前讲解的没有变化
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