ConcurrentHashMap學習筆記

今天剖析學習了concurrenthashmap,總結下筆記

我們從類注釋上大概可以得到如下資訊：

1.所有的操作都是執行緒安全的，我們在使用時，無需再加鎖；

2.多個執行緒同時進行 put、remove 等操作時並不會阻塞，可以同時進行，和 hashtable 不同，hashtable 在操作時，會鎖住整個 map；

3.迭代過程中，即使 map 結構被修改，也不會拋concurrentmodificationexception 異常；

4.除了陣列 + 鍊錶 + 紅黑樹的基本結構外，新增了轉移節點，是為了保證擴容時的執行緒安全的節點；

concurrenthashmap 和 hashmap 兩者的相同之處：

1.陣列、鍊錶結構幾乎相同，所以底層對資料結構的操作思路是相同的

2.都實現了 map 介面，繼承了 abstractmap 抽象類，所以大多數的方法也都是相同的，hashmap 有的方法，concurrenthashmap 幾乎都有，所以當我們需要從 hashmap 切換到 concurrenthashmap 時，無需關心兩者之間的相容問題。

不同之處：

1.紅黑樹結構略有不同，hashmap 的紅黑樹中的節點叫做 treenode，treenode 不僅僅有屬性，還維護著紅黑樹的結構，比如說查詢，新增等等；concurrenthashmap 中紅黑樹被拆分成兩塊，treenode 僅僅維護的屬性和查詢功能，新增了 treebin，來維護紅黑樹結構，並負責根節點的加鎖和解鎖；

2.新增 forwardingnode **移）節點，擴容的時候會使用到，通過使用該節點，來保證擴容時的執行緒安全。

put方法

原始碼如下

public v put
(k key, v value)
/** implementation for put and putifabsent */
final v putval
(k key, v value,
boolean onlyifabsent)
elseif(
(fh = f.hash)
== moved)
tab =
helptransfer
(tab, f)
;else
node
pred = e;if(
(e = e.next)
== null)}}
else
if(f instanceof
treebin)}
}}if(bincount !=0)
}}addcount
(1l, bincount)
;return null;
}

大概步驟為：

1.如果陣列為空，初始化；

2.計算當前位置有沒有值，沒有值的話，使用cas 建立，失敗繼續自旋（for 死迴圈），直到成功。

3.如果位置是轉移節點(正在擴容)，就會一直自旋等待擴容完成之後再新增

4.當前位置有值的，先鎖定當前位置，保證其餘執行緒不能操作，如果是鍊錶，新增值到鍊錶的尾部，如果是紅黑樹，使用紅黑樹新增的方法新增；

5.新增完成之後檢查需不需要擴容，需要的話去擴容。

看完最主要的put，新增完後需要檢查擴容，那麼如何擴容呢？

concurrenthashmap 擴容的方法叫做 transfer

原始碼如下：

private
final
void
transfer
(node
tab, node
nexttab)
catch
(throwable ex)
nexttable = nexttab;
transferindex = n;
}int nextn = nexttab.length;
forwardingnode
fwd =
newforwardingnode
(nexttab)
;boolean advance =
true
;boolean finishing =
false
;// to ensure sweep before committing nexttab
for(
int i =
0, bound =0;
;)else
if(u.compareandswapint
(this
, transferindex, nextindex,
nextbound =
(nextindex > stride ?
nextindex - stride :0)
))}if
(i <
0|| i >= n || i + n >= nextn)
if(u.
compareandswapint
(this
, sizectl, sc = sizectl, sc -1)
)}elseif(
(f =
tabat
(tab, i)
)== null)
advance =
castabat
(tab, i, null, fwd)
;elseif(
(fh = f.hash)
== moved)
advance =
true
;// already processed
else}if
(runbit ==0)
else
for(node
p = f; p != lastrun; p = p.next)
settabat
(nexttab, i, ln)
;settabat
(nexttab, i + n, hn)
;settabat
(tab, i, fwd)
;                            advance =
true;}
else
if(f instanceof
treebin
)else
}                            ln =
(lc <= untreeify_threshold)
?untreeify
(lo)
:(hc !=0)
?new
treebin
(lo)
: t;
hn =
(hc <= untreeify_threshold)
?untreeify
(hi)
:(lc !=0)
?new
treebin
(hi)
: t;
settabat
(nexttab, i, ln)
;settabat
(nexttab, i + n, hn)
;settabat
(tab, i, fwd)
;                            advance =
true;}
}}}}
}

大概思路總結如下：

1.首先需要把老陣列的值全部拷貝到擴容之後的新陣列上，先從陣列的隊尾開始拷貝；

2.拷貝陣列的槽點時，先把原陣列槽點鎖住，保證原陣列槽點不能操作，成功拷貝到新陣列時，把原陣列槽點賦值為轉移節點；

3.這時如果有新資料正好需要 put 到此槽點時，發現槽點為轉移節點，就會一直等待，所以在擴容完成之前，該槽點對應的資料是不會發生變化的；

4.從陣列的尾部拷貝到頭部，每拷貝成功一次，就把原陣列中的節點設定成轉移節點；

5.直到所有陣列資料都拷貝到新陣列時，直接把新陣列整個賦值給陣列容器，拷貝完成。

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