ConcurrentHashMap原始碼分析

2022-09-12 05:27:17 字數 3004 閱讀 2759

出處：

concurrenthashmap 是 j**a 並發包中提供的乙個執行緒安全且高效的 hashmap 實現，concurrenthashmap 在併發程式設計的場景中使用頻率非常之高，本文就來分析下 concurrenthashmap 的實現原理，並對其實現原理進行分析（jdk1.7）。

hashmap：先說 hashmap，hashmap 是執行緒不安全，在併發環境下，可能會形成環形鍊錶（擴容時可能造成），導致 get 操作時，cpu 空轉，所以，在併發環境中使用 hashmap 是非常危險的。

hashtable：hashtable 和 hashmap 的實現原理幾乎是一樣，差別無非就是1. hashtable 不允許 key 和 value 為 null;2. hashtable 是執行緒安全的。但是 hashtable 執行緒安全的策略實現代價太大了，簡單粗暴，get / put 所有相關操作都是 synchronized 的，這相當於給整個雜湊表加了一把大鎖，多執行緒訪問的時候，只要有乙個執行緒訪問或操作該物件，那其他執行緒只能阻塞，相當於將所有的操作序列化，在競爭激烈的併發場景中效能就會非常差。

hashtable 效能差主要是由於所有操作需要競爭同一把鎖，而如果容器中有多把鎖，每一把鎖鎖一段資料，這樣在多執行緒訪問時不同段的資料時，就不會存在鎖競爭了，這樣便可以有效地提高併發效率。這就是 concurrenthashmap 所採用的分段鎖思想。

concurrenthashmap 採用了非常精妙的「分段鎖」策略，concurrenthashmap 的主幹是個 segment 陣列。

final segment segments;
segment 繼承了 reentrantlock，所以它就是一種可重入鎖（reentrantlock）。在 concurrenthashmap，乙個 segment 就是乙個子雜湊表，segment 裡維護了乙個 hashentry 陣列，併發環境下，對於不同 segment 的資料進行操作是不用考慮鎖競爭的。（就按預設的 concurrentleve 為 16 來講，理論上就允許 16 個執行緒併發執行，有木有很酷）

所以，對於同乙個 segment 的操作才需要考慮執行緒同步，不同的 segment 則無需考慮。

segment 類似於 hashmap，乙個 segment 維護著乙個 hashentry 陣列。

transient volatile hashentry table;
hashentry 是目前我們提到的最小的邏輯處理單元了。乙個 concurrenthashmap 維護乙個 segment 陣列，乙個 segment 維護乙個 hashentry 陣列。

static final class hashentry
我們說 segment 類似雜湊表，那麼一些屬性就跟我們之前提到的 hashmap 差不了多少，比如負載因子 loadfactor，比如閾值 threshold 等等，看下 segment 的構造方法：

segment(float lf,int threshold,hashentrytab)
我們來看下 concurrenthashmap 的構造方法

public concurrenthashmap(int initialcapacity,float loadfactor,int concurrencylevel)
初始化方法有三個引數，如果使用者不指定則會使用預設值，initialcapacity 為 16，loadfactor 為 0.75（負載因子，擴容時需要參考），concurrentlevel 為 16。

從上面的**可以看出來，segment 陣列的大小 ssize 是由 concurrentlevel 來決定的，但是卻不一定是 concurrentlevel，ssize 一定是大於或等於 concurrentlevel 的最小 2 的次冪。比如：預設情況下 concurrentlevel 是 16，則 ssize 為 16；弱 concurrentlevel 為 14，ssize 為 16；若 concurrentlevel 為 17，則 ssize 為 32。為什麼 segment 的陣列大小一定是 2 的次冪？其實主要是便於通過按位與的雜湊演算法來定位 segment 的 index。至於更詳細的原因，有興趣的話可以參考另一篇 文章 ，其中對於陣列長度為什麼一定要是 2 的次冪有較為詳細的分析。

接下來，我們看一下 put 方法

public v put(k key,v value)}}


return null;


}
get 方法無需加鎖，由於其中涉及到的共享變數都是用 volatile 修飾，volatile 可以保證記憶體可見性。只不過是鎖粒度細了而已。

put 方法：

concurrenthashmap put 方法是呼叫了 segment 的 put 方法，segment 的 put 方法是要加鎖的，只不過是鎖粒度細了而已。

final v put(k key, int hash, v value, boolean onlyifabsent) 


break;


}e = e.next;


}else 


}} finally 


return oldvalue;


}
concurrenthashmap 作為一種執行緒安全且高效的雜湊表解決方案，尤其其中的 "分段鎖" 的方案，相比 hashtable 的全表鎖在效能上的提公升非常之大。

ConcurrentHashMap原始碼分析

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