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JDK1.8中的ConcurrentHashMap使用及場景分析

 更新時間:2021年01月05日 14:37:54   作者:吳振照  
這篇文章主要介紹了JDK1.8中的ConcurrentHashMap使用及場景分析,本文給大家介紹的非常詳細,對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下

ConcurrentHashMap 的初步使用及場景:

  ConcurrentHashMap 是 J.U.C 包里面提供的一個線程安全并且高效的 HashMap,所以ConcurrentHashMap 在并發(fā)編程的場景中使用的頻率比較高,那么我們就從ConcurrentHashMap 的使用上以及源碼層面來分析 ConcurrentHashMap 到底是如何實現(xiàn)安全性的

api 使用:

  ConcurrentHashMap 是 Map 的派生類,所以 api 基本和 Hashmap 是類似,主要就是 put、get 這些方法,接下來基于 ConcurrentHashMap 的 put 和 get 這兩個方法作為切入點來分析 ConcurrentHashMap 的源碼實現(xiàn)。

  ConcurrentHashMap 和 HashMap 的實現(xiàn)原理是差不多的,但是因為 ConcurrentHashMap需要支持并發(fā)操作,所以在實現(xiàn)上要比 hashmap 稍微復雜一些。在 JDK1.7 的實現(xiàn)上, ConrruentHashMap 由一個個 Segment 組成,簡單來說,ConcurrentHashMap 是一個 Segment 數(shù)組,它通過繼承 ReentrantLock 來進行加鎖,通過每次鎖住一個 segment來保證每個 segment內(nèi)的操作的線程安全性從而實現(xiàn)全局線程安全。整個結(jié)構(gòu)圖如下:

  當每個操作分布在不同的 segment 上的時候,默認情況下,理論上可以同時支持 16 個線程的并發(fā)寫入。相比于 1.7 版本,它做了兩個改進

取消了 segment 分段設(shè)計,直接使用 Node 數(shù)組來保存數(shù)據(jù),并且采用 Node 數(shù)組元素作為鎖來實現(xiàn)每一行數(shù)據(jù)進行加鎖來進一步減少并發(fā)沖突的概率將原本數(shù)組+單向鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變更為了數(shù)組+單向鏈表+紅黑樹的結(jié)構(gòu)。為什么要引入紅黑樹呢?在正常情況下,key hash 之后如果能夠很均勻的分散在數(shù)組中,那么 table 數(shù)組中的每個隊列的長度主要為 0 或者 1.但是實際情況下,還是會存在一些隊列長度過長的情況。如果還采用單向列表方式,那么查詢某個節(jié)點的時間復雜度就變?yōu)?O(n); 因此對于隊列長度超過 8 的列表,JDK1.8 采用了紅黑樹的結(jié)構(gòu),那么查詢的時間復雜度就會降低到O(logN),可以提升查找的性能;

  這個結(jié)構(gòu)和 JDK1.8 版本中的 Hashmap 的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)基本一致,但是為了保證線程安全性,ConcurrentHashMap 的實現(xiàn)會稍微復雜一下。接下來我們從源碼層面來了解一下它的原理.我們基于 put 和 get 方法來分析它的實現(xiàn)即可。

put 方法第一階段:

public V put(K key, V value) {
    return putVal(key, value, false);
  }

/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
  if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
  int hash = spread(key.hashCode());//計算 hash 值
  int binCount = 0;//用來記錄鏈表的長度
  for (Node<K,V>[] tab = table;;) {//這里其實就是自旋操作,當出現(xiàn)線程競爭時不斷自旋
    Node<K,V> f; int n, i, fh;
    if (tab == null || (n = tab.length) == 0)//如果數(shù)組為空,則進行數(shù)組初始 化
      tab = initTable();//初始化數(shù)組
      //通過 hash 值對應的數(shù)組下標得到第一個節(jié)點; 以 volatile 讀的方式來讀取 table 數(shù)
      //組中的元素,保證每次拿到的數(shù)據(jù)都是最新的
      //(Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
    else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
       //如果該下標返回的節(jié)點為空,則直接通過 cas 將新的值封裝成 node 插入即可;
      //如果 cas 失敗,說明存在競爭,則進入下一次循環(huán)
      if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
        break; // no lock when adding to empty bin
      }    }
    .......
}

  假如在上面這段代碼中存在兩個線程,在不加鎖的情況下:線程 A 成功執(zhí)行 casTabAt 操作后,隨后的線程 B 可以通過 tabAt 方法立刻看到 table[i]的改變。原因如下:線程 A 的casTabAt 操作,具有 volatile 讀寫相同的內(nèi)存語義,根據(jù) volatile 的 happens-before 規(guī)則:線程 A 的 casTabAt 操作,一定對線程 B 的 tabAt 操作可見。

initTable():

  數(shù)組初始化方法,這個方法比較簡單,就是初始化一個合適大小的數(shù)組sizeCtl 這個要單獨說一下,如果沒搞懂這個屬性的意義,可能會被搞暈這個標志是在 Node 數(shù)組初始化或者擴容的時候的一個控制位標識,負數(shù)代表正在進行初始化或者擴容操作

  • -1 代表正在初始化
  • -N 代表有 N-1 有二個線程正在進行擴容操作,這里不是簡單的理解成 n 個線程,sizeCtl 就是-N,這塊后續(xù)在講擴容的時候會說明
  • 0 標識 Node 數(shù)組還沒有被初始化,正數(shù)代表初始化或者下一次擴容的大小
private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
      if ((sc = sizeCtl) < 0)//被其他線程搶占了初始化的操作,則直接讓出自己的 CPU 時間片
        Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
      //通過 cas 操作,將 sizeCtl 替換為-1,標識當前線程搶占到了初始化資格
      //第一次進來初始化一定走這里
      else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
        try {
          if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
            //默認初始容量為 16
            int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
            @SuppressWarnings("unchecked")
            //初始化數(shù)組,長度為 16,或者初始化在構(gòu)造 ConcurrentHashMap 的時候傳入的長度
            Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
            table = tab = nt;//將這個數(shù)組賦值給 table
            //計算下次擴容的大小,實際就是當前容量的 0.75倍,這里使用了右移來計算
            //sc =12
            sc = n - (n >>> 2);
          }
        } finally {
          //設(shè)置 sizeCtl 為 sc, 如果默認是 16 的話,那么這個時候sc=16*0.75=12
          sizeCtl = sc;
        }
        break;
      }
    }
    return tab;
}

tabAt():

  該方法獲取對象中offset偏移地址對應的對象field的值。實際上這段代碼的含義等價于tab[i],但是為什么不直接使用 tab[i]來計算呢?getObjectVolatile,一旦看到 volatile 關(guān)鍵字,就表示可見性。因為對 volatile 寫操作 happen-before 于 volatile 讀操作,因此其他線程對 table 的修改均對 get 讀取可見;雖然 table 數(shù)組本身是增加了 volatile 屬性,但是“volatile 的數(shù)組只針對數(shù)組的引用具有volatile 的語義,而不是它的元素”。 所以如果有其他線程對這個數(shù)組的元素進行寫操作,那么當前線程來讀的時候不一定能讀到最新的值。出于性能考慮,Doug Lea 直接通過 Unsafe 類來對 table 進行操作。

static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {
  return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
}

put 方法第二階段

  在putVal方法執(zhí)行完成以后,會通過addCount來增加ConcurrentHashMap中的元素個數(shù),并且還會可能觸發(fā)擴容操作。這里會有兩個非常經(jīng)典的設(shè)計

  • 高并發(fā)下的擴容
  • 如何保證 addCount 的數(shù)據(jù)安全性以及性能
........

  //將當前 ConcurrentHashMap 的元素數(shù)量加 1,有可能觸發(fā) transfer 操作(擴容)
  addCount(1L, binCount);
  return null;
}

addCount():

  在 putVal 最后調(diào)用 addCount 的時候,傳遞了兩個參數(shù),分別是 1 和 binCount(鏈表長度),看看 addCount 方法里面做了什么操作。x 表示這次需要在表中增加的元素個數(shù),check 參數(shù)表示是否需要進行擴容檢查,大于等于 0都需要進行檢查

private final void addCount(long x, int check) {
    CounterCell[] as; long b, s;
//    判斷 counterCells 是否為空,
//    1. 如果為空,就通過 cas 操作嘗試修改 baseCount 變量,對這個變量進行原子累加操
//    作(做這個操作的意義是:如果在沒有競爭的情況下,仍然采用 baseCount 來記錄元素個 數(shù))
//    2. 如果 cas 失敗說明存在競爭,這個時候不能再采用 baseCount 來累加,而是通過 CounterCell 來記錄
    if ((as = counterCells) != null ||
        !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
      CounterCell a; long v; int m;
      boolean uncontended = true;//是否沖突標識,默認為沒有沖突
//      這里有幾個判斷
//      1. 計數(shù)表為空則直接調(diào)用 fullAddCount
//      2. 從計數(shù)表中隨機取出一個數(shù)組的位置為空,直接調(diào)用 fullAddCount
//      3. 通過 CAS 修改 CounterCell 隨機位置的值,如果修改失敗說明出現(xiàn)并發(fā)情況(這里又
//      用到了一種巧妙的方法),調(diào)用 fullAndCount
//      Random 在線程并發(fā)的時候會有性能問題以及可能會產(chǎn)生相同的隨機
//      數(shù) ,ThreadLocalRandom.getProbe 可以解決這個問題,并且性能要比 Random 高
      if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
          (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
          !(uncontended =
              U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
        fullAddCount(x, uncontended);//執(zhí)行 fullAddCount 方法
        return;
      }
      if (check <= 1)//鏈表長度小于等于 1,不需要考慮擴容
        return;
      s = sumCount();//統(tǒng)計 ConcurrentHashMap 元素個數(shù)
    }
  .......
}

  CounterCells 解釋:

  ConcurrentHashMap 是采用 CounterCell 數(shù)組來記錄元素個數(shù)的,像一般的集合記錄集合大小,直接定義一個 size 的成員變量即可,當出現(xiàn)改變的時候只要更新這個變量就行。為什么ConcurrentHashMap 要用這種形式來處理呢?問題還是處在并發(fā)上,ConcurrentHashMap 是并發(fā)集合,如果用一個成員變量來統(tǒng)計元素個數(shù)的話,為了保證并發(fā)情況下共享變量的的安全性,勢必會需要通過加鎖或者自旋來實現(xiàn),如果競爭比較激烈的情況下,size 的設(shè)置上會出現(xiàn)比較大的沖突反而影響了性能,所以在ConcurrentHashMap 采用了分片的方法來記錄大小,具體什么意思,我們來分析下

private transient volatile int cellsBusy;// 標識當前 cell 數(shù)組是否在初始化或擴容中的CAS 標志位
/**
* Table of counter cells. When non-null, size is a power of 2.
*/
private transient volatile CounterCell[] counterCells;// counterCells 數(shù)組,總數(shù)值的分值分別存在每個 cell 中

@sun.misc.Contended static final class CounterCell {
  volatile long value;
  CounterCell(long x) { value = x; }
}
//看到這段代碼就能夠明白了,CounterCell 數(shù)組的每個元素,都存儲一個元素個數(shù),而實際我們調(diào)用size 方法就是通過這個循環(huán)累加來得到的
//又是一個設(shè)計精華,大家可以借鑒; 有了這個前提,再會過去看 addCount 這個方法,就容易理解一些了
final long sumCount() {
  CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
  long sum = baseCount;
  if (as != null) {
    for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
      if ((a = as[i]) != null)
        sum += a.value;
      }
    }
  return sum;
}

fullAddCount():

  fullAddCount 主要是用來初始化 CounterCell,來記錄元素個數(shù),里面包含擴容,初始化等操作

private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
    int h;
    //獲取當前線程的 probe 的值,如果值為 0,則初始化當前線程的 probe 的值,probe 就是隨機數(shù)
    if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
      ThreadLocalRandom.localInit();   // force initialization
      h = ThreadLocalRandom.getProbe();
      wasUncontended = true; // 由于重新生成了 probe,未沖突標志位設(shè)置為 true
    }
    boolean collide = false;        // True if last slot nonempty
    for (;;) {//自旋
      CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
      //說明 counterCells 已經(jīng)被初始化過了,我們先跳過這個代碼,先看初始化部分
      if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
        // 通過該值與當前線程 probe 求與,獲得cells 的下標元素,和 hash 表獲取索引是一樣的
        if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
          //cellsBusy=0 表示 counterCells 不在初始化或者擴容狀態(tài)下
          if (cellsBusy == 0) {// Try to attach new Cell
            //構(gòu)造一個 CounterCell 的值,傳入元素個數(shù)
            CounterCell r = new CounterCell(x); // Optimistic create
            //通過 cas 設(shè)置 cellsBusy 標識,防止其他線程來對 counterCells 并發(fā)處理
            if (cellsBusy == 0 &&
                U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
              boolean created = false;
              try {        // Recheck under lock
                CounterCell[] rs; int m, j;
                //將初始化的 r 對象的元素個數(shù)放在對應下標的位置
                if ((rs = counterCells) != null &&
                    (m = rs.length) > 0 &&
                    rs[j = (m - 1) & h] == null) {
                  rs[j] = r;
                  created = true;
                }
              } finally {//恢復標志位
                cellsBusy = 0;
              }
              if (created)//創(chuàng)建成功,退出循環(huán)
                break;
              //說明指定 cells 下標位置的數(shù)據(jù)不為空,則進行下一次循環(huán)
              continue;      // Slot is now non-empty
            }
          }
          collide = false;
        }
        //說明在 addCount 方法中 cas 失敗了,并且獲取 probe 的值不為空
        else if (!wasUncontended)    // CAS already known to fail
          // 設(shè)置為未沖突標識,進入下一次自旋
          wasUncontended = true;   // Continue after rehash
        // 由于指定下標位置的 cell 值不為空,則直接通過 cas 進行原子累加,如果成功,則直接退出
        else if (U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))
          break;
        // 如果已經(jīng)有其他線程建立了新的 counterCells
        // 或者 CounterCells 大于 CPU 核心數(shù)(很巧妙,線程的并發(fā)數(shù)不會超過 cpu 核心數(shù))
        else if (counterCells != as || n >= NCPU)
          //設(shè)置當前線程的循環(huán)失敗不進行擴容
          collide = false;      // At max size or stale
        else if (!collide)//恢復 collide 狀態(tài),標識下次循環(huán)會進行擴容
          collide = true;
        //進入這個步驟,說明 CounterCell 數(shù)組容量不夠,線程競爭較大,所以先設(shè)置一個標識表示為正在擴容
        else if (cellsBusy == 0 &&
            U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
          try {
            if (counterCells == as) {// Expand table unless stale
              // 擴容一倍 2 變成 4 ,這個擴容比較簡單
              CounterCell[] rs = new CounterCell[n << 1];
              for (int i = 0; i < n; ++i)
                rs[i] = as[i];
              counterCells = rs;
            }
          } finally {
            cellsBusy = 0;//恢復標識
          }
          collide = false;
          // 繼續(xù)下一次自旋
          continue;          // Retry with expanded table
        }//更新隨機數(shù)的值
        h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
      }
      //cellsBusy=0 表示沒有在做初始化,通過 cas 更新 cellsbusy 的值標注當前線程正在做初始化操作
      else if (cellsBusy == 0 && counterCells == as &&
          U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
        boolean init = false;
        try {              // Initialize table
          if (counterCells == as) { //初始化容量為 2
            CounterCell[] rs = new CounterCell[2];
            //將 x 也就是元素的個數(shù)放在指定的數(shù)組下標位置
            rs[h & 1] = new CounterCell(x);
            counterCells = rs;//賦值給 counterCells
            init = true;//設(shè)置初始化完成標識
          }
        } finally {//恢復標識
          cellsBusy = 0;
        }
        if (init)
          break;
      }
      //競爭激烈,其它線程占據(jù) cell 數(shù)組,直接累加在 base 變量中
      else if (U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, v = baseCount, v + x))
        break;             // Fall back on using base
    }
  }

  CounterCells 初始化圖解

  初始化長度為 2 的數(shù)組,然后隨機得到指定的一個數(shù)組下標,將需要新增的值加入到對應下標位置處

transfer() 擴容階段:

  回到addCount(long x, int check)。判斷是否需要擴容,也就是當更新后的鍵值對總數(shù) baseCount >= 閾值 sizeCtl 時,進行rehash,這里面會有兩個邏輯。

  • 如果當前正在處于擴容階段,則當前線程會加入并且協(xié)助擴容
  • 如果當前沒有在擴容,則直接觸發(fā)擴容操作
private final void addCount(long x, int check) {
     ........if (check >= 0) {//如果 binCount>=0,標識需要檢查擴容
      Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
      //s 標識集合大小,如果集合大小大于或等于擴容閾值(默認值的 0.75)
      //并且 table 不為空并且 table 的長度小于最大容量
      while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
          (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
        //這里是生成一個唯一的擴容戳,這個是干嘛用的呢?
        int rs = resizeStamp(n);
        if (sc < 0) {//sc<0,也就是 sizeCtl<0,說明已經(jīng)有別的線程正在擴容了
          // 這 5 個條件只要有一個條件為 true,說明當前線程不能幫助進行此次的擴容,直接跳出循環(huán)
          // sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT!=rs 表示比較高 RESIZE_STAMP_BITS 位生成戳和 rs 是否相等,相同
          // sc=rs+1 表示擴容結(jié)束
          // sc==rs+MAX_RESIZERS 表示幫助線程線程已經(jīng)達到最大值了
          // nt=nextTable -> 表示擴容已經(jīng)結(jié)束
          // transferIndex<=0 表示所有的 transfer 任務都被領(lǐng)取完了,
          // 沒有剩余的hash 桶來給自己自己好這個線程來做 transfer
          if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
              sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
              transferIndex <= 0)
            break;
          //當前線程嘗試幫助此次擴容,如果成功,則調(diào)用 transfer
          if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
            transfer(tab, nt);
        }
        // 如果當前沒有在擴容,那么 rs 肯定是一個正數(shù),
        // 通過 rs<<RESIZE_STAMP_SHIFT 將 sc 設(shè)置為一個負數(shù),+2 表示有一個線程在執(zhí)行擴容
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
            (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
          transfer(tab, null);
        s = sumCount();// 重新計數(shù),判斷是否需要開啟下一輪擴容
      }
    }
  }

  resizeStamp:

  這塊邏輯要理解起來,也有一點復雜。resizeStamp 用來生成一個和擴容有關(guān)的擴容戳,具體有什么作用呢?我們基于它的實現(xiàn)來做一個分析

static final int resizeStamp(int n) {
  return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1));
}

  Integer.numberOfLeadingZeros 這個方法是返回無符號整數(shù) n 最高位非 0 位前面的 0 的個數(shù),比如 10 的二進制是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010,那么這個方法返回的值就是 28

  根據(jù) resizeStamp 的運算邏輯,我們來推演一下,假如 n=16,那么 resizeStamp(16)=32796。轉(zhuǎn)化為二進制是[0000 0000 0000 0000 1000 0000 0001 1100]

  接著再來看,當?shù)谝粋€線程嘗試進行擴容的時候,會執(zhí)行下面這段代碼:U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)

  rs 左移 16 位,相當于原本的二進制低位變成了高位 1000 0000 0001 1100 0000 0000 00000000

  然后再+2 =1000 0000 0001 1100 0000 0000 0000 0000+10=1000 0000 0001 1100 0000 00000000 0010

  高 RESIZE_STAMP_BITS 16 位代表擴容的標記、低RESIZE_STAMP_BITS 16 位代表并行擴容的線程數(shù)。這樣來存儲有什么好處呢?

  • 首先在 CHM 中是支持并發(fā)擴容的,也就是說如果當前的數(shù)組需要進行擴容操作,可以由多個線程來共同負責,這塊后續(xù)會單獨講
  • 可以保證每次擴容都生成唯一的生成戳,每次新的擴容,都有一個不同的 n,這個生成戳就是根據(jù) n 來計算出來的一個數(shù)字,n 不同,這個數(shù)字也不同

  第一個線程嘗試擴容的時候,為什么是+2 ?

  因為 1 表示初始化,2 表示一個線程在執(zhí)行擴容,而且對 sizeCtl 的操作都是基于位運算的,所以不會關(guān)心它本身的數(shù)值是多少,只關(guān)心它在二進制上的數(shù)值,而 sc + 1 會在低 16 位上加 1。

  擴容是 ConcurrentHashMap 的精華之一,擴容操作的核心在于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移,在單線程環(huán)境下數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移很簡單,無非就是把舊數(shù)組中的數(shù)據(jù)遷移到新的數(shù)組。但是這在多線程環(huán)境下,在擴容的時候其他線程也可能正在添加元素,這時又觸發(fā)了擴容怎么辦?可能大家想到的第一個解決方案是加互斥鎖,把轉(zhuǎn)移過程鎖住,雖然是可行的解決方案,但是會帶來較大的性能開銷。因為互斥鎖會導致所有訪問臨界區(qū)的線程陷入到阻塞狀態(tài),持有鎖的線程耗時越長,其他競爭線程就會一直被阻塞,導致吞吐量較低。而且還可能導致死鎖。而 ConcurrentHashMap 并沒有直接加鎖,而是采用 CAS 實現(xiàn)無鎖的并發(fā)同步策略,最精華的部分是它可以利用多線程來進行協(xié)同擴容簡單來說,它把 Node 數(shù)組當作多個線程之間共享的任務隊列,然后通過維護一個指針來劃分每個線程鎖負責的區(qū)間,每個線程通過區(qū)間逆向遍歷來實現(xiàn)擴容,一個已經(jīng)遷移完的bucket會被替換為一個ForwardingNode節(jié)點,標記當前bucket已經(jīng)被其他線程遷移完了。接下來分析一下它的源碼實現(xiàn)

  • fwd:這個類是個標識類,用于指向新表用的,其他線程遇到這個類會主動跳過這個類,因為這個類要么就是擴容遷移正在進行,要么就是已經(jīng)完成擴容遷移,也就是這個類要保證線程安全,再進行操作。
  • advance:這個變量是用于提示代碼是否進行推進處理,也就是當前桶處理完,處理下一個桶的標識
  • finishing:這個變量用于提示擴容是否結(jié)束用的
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
    int n = tab.length, stride;
    //將 (n>>>3 相當于 n/8) 然后除以 CPU 核心數(shù)。如果得到的結(jié)果小于 16,那么就使用 16
    // 這里的目的是讓每個 CPU 處理的桶一樣多,避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)移任務不均勻的現(xiàn)象,如果桶較少的話,
    // 默認一個 CPU(一個線程)處理 16 個桶,也就是長度為 16 的時候,擴容的時候只會有一個線程來擴容
    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
      stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
    //nextTab 未初始化, nextTab 是用來擴容的 node 數(shù)組
    if (nextTab == null) {      // initiating
      try {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        //新建一個 n<<1 原始 table 大小的 nextTab,也就是 32
        Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
        nextTab = nt;//賦值給 nextTab
      } catch (Throwable ex) {   // try to cope with OOME
        //擴容失敗,sizeCtl 使用 int 的最大值
        sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
        return;
      }
      nextTable = nextTab;//更新成員變量
      transferIndex = n;//更新轉(zhuǎn)移下標,表示轉(zhuǎn)移時的下標
    }//新的 tab 的長度
    int nextn = nextTab.length;
    // 創(chuàng)建一個 fwd 節(jié)點,表示一個正在被遷移的 Node,并且它的 hash 值為-1(MOVED),也
    // 就是前面我們在講 putval 方法的時候,會有一個判斷 MOVED 的邏輯。它的作用是用來占位,表示
    // 原數(shù)組中位置 i 處的節(jié)點完成遷移以后,就會在 i 位置設(shè)置一個 fwd 來告訴其他線程這個位置已經(jīng)處理過了,
    ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
    // 首次推進為 true,如果等于 true,說明需要再次推進一個下標(i--),反之,
    // 如果是false,那么就不能推進下標,需要將當前的下標處理完畢才能繼續(xù)推進
    boolean advance = true;
    //判斷是否已經(jīng)擴容完成,完成就 return,退出循環(huán)
    boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
    // 通過 for 自循環(huán)處理每個槽位中的鏈表元素,默認 advace 為真,通過 CAS 設(shè)置
    // transferIndex 屬性值,并初始化 i 和 bound 值, i 指當前處理的槽位序號, bound 指需要處理
    // 的槽位邊界,先處理槽位 15 的節(jié)點;
    for (int i = 0, bound = 0;;) {
      // 這個循環(huán)使用 CAS 不斷嘗試為當前線程分配任務
      // 直到分配成功或任務隊列已經(jīng)被全部分配完畢
      // 如果當前線程已經(jīng)被分配過 bucket 區(qū)域
      // 那么會通過--i 指向下一個待處理 bucket 然后退出該循環(huán)
      Node<K,V> f; int fh;
      while (advance) {
        int nextIndex, nextBound;
        //--i 表示下一個待處理的 bucket,如果它>=bound,表示當前線程已經(jīng)分配過bucket 區(qū)域
        if (--i >= bound || finishing)
          advance = false;
        else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {//表示所有 bucket 已經(jīng)被分配完畢
          i = -1;
          advance = false;
        }
        //通過 cas 來修改 TRANSFERINDEX,為當前線程分配任務,處理的節(jié)點區(qū)間為(nextBound,nextIndex)->(0,15)
        else if (U.compareAndSwapInt
            (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                nextBound = (nextIndex > stride ?
                    nextIndex - stride : 0))) {
          bound = nextBound;//0
          i = nextIndex - 1;//15
          advance = false;
        }
      }
      //i<0 說明已經(jīng)遍歷完舊的數(shù)組,也就是當前線程已經(jīng)處理完所有負責的 bucket
      if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
        int sc;
        if (finishing) {//如果完成了擴容
          nextTable = null;//刪除成員變量
          table = nextTab;//更新 table 數(shù)組
          sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);//更新閾值(32*0.75=24)
          return;
        }
        // sizeCtl 在遷移前會設(shè)置為 (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2
        // 然后,每增加一個線程參與遷移就會將 sizeCtl 加 1,
        // 這里使用 CAS 操作對 sizeCtl 的低 16 位進行減 1,代表做完了屬于自己的任務
        // if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
        // 第一個擴容的線程,執(zhí)行 transfer 方法之前,會設(shè)置 sizeCtl = (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)
        // 后續(xù)幫其擴容的線程,執(zhí)行 transfer 方法之前,會設(shè)置 sizeCtl = sizeCtl+1
        // 每一個退出 transfer 的方法的線程,退出之前,會設(shè)置 sizeCtl = sizeCtl-1 那么最后一個線程退出時:必然有
        // sc == (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2),即 (sc - 2) == resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT
        // 如果 sc - 2 不等于標識符左移 16 位。如果他們相等了,說明沒有線程在幫助他們擴容了。也就是說,擴容結(jié)束了。
        if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
          if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
            return;
          // 如果相等,擴容結(jié)束了,更新 finising 變量
          finishing = advance = true;
          // 再次循環(huán)檢查一下整張表
          i = n; // recheck before commit
        }
      }// 如果位置 i 處是空的,沒有任何節(jié)點,那么放入剛剛初始化的 ForwardingNode ”空節(jié)點“
      else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
        advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
      //表示該位置已經(jīng)完成了遷移,也就是如果線程 A 已經(jīng)處理過這個節(jié)點,那么線程 B 處理這個節(jié)點時,hash 值一定為 MOVED
      else if ((fh = f.hash) == MOVED)
        advance = true; // already processed
    ......
}

  擴容過程圖解:

  ConcurrentHashMap 支持并發(fā)擴容,實現(xiàn)方式是,把 Node 數(shù)組進行拆分,讓每個線程處理自己的區(qū)域,假設(shè) table 數(shù)組總長度是 64,默認情況下,那么每個線程可以分到 16 個 bucket。然后每個線程處理的范圍,按照倒序來做遷移通過 for 自循環(huán)處理每個槽位中的鏈表元素,默認 advace 為真,通過 CAS 設(shè)置 transferIndex屬性值,并初始化 i 和 bound 值,i 指當前處理的槽位序號,bound 指需要處理的槽位邊界,先處理槽位 31 的節(jié)點; (bound,i) =(16,31) 從 31 的位置往前推動。

  假設(shè)這個時候 ThreadA 在進行 transfer,那么邏輯圖表示如下

  在當前假設(shè)條件下,槽位 15 中沒有節(jié)點,則通過 CAS 插入在第二步中初始化的ForwardingNode 節(jié)點,用于告訴其它線程該槽位已經(jīng)處理過了;

  sizeCtl 擴容退出機制:

  在擴容操作 transfer 的第 2414 行,代碼如下

if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
  if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)

  每存在一個線程執(zhí)行完擴容操作,就通過 cas 執(zhí)行 sc-1。接著判斷(sc-2) !=resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT ; 如果相等,表示當前為整個擴容操作的 最后一個線程,那么意味著整個擴容操作就結(jié)束了;如果不想等,說明還得繼續(xù)這么做的目的,一方面是防止不同擴容之間出現(xiàn)相同的 sizeCtl,另外一方面,還可以避免sizeCtl 的 ABA 問題導致的擴容重疊的情況。

數(shù)據(jù)遷移階段的實現(xiàn)分析

  通過分配好遷移的區(qū)間之后,開始對數(shù)據(jù)進行遷移。在看這段代碼之前,先來了解一下原理

高低位原理分析

  ConcurrentHashMap 在做鏈表遷移時,會用高低位來實現(xiàn),這里有兩個問題要分析一下

  如何實現(xiàn)高低位鏈表的區(qū)分,假如我們有這樣一個隊列:

  第 14 個槽位插入新節(jié)點之后,鏈表元素個數(shù)已經(jīng)達到了 8,且數(shù)組長度為 16,優(yōu)先通過擴容來緩解鏈表過長的問題,擴容這塊的圖解稍后再分析,先分析高低位擴容的原理。假如當前線程正在處理槽位為 14 的節(jié)點,它是一個鏈表結(jié)構(gòu),在代碼中,首先定義兩個變量節(jié)點 ln 和 hn,實際就是 lowNode 和 HighNode,分別保存 hash 值的第 x 位為 0 和不等于0 的節(jié)點。通過 fn&n 可以把這個鏈表中的元素分為兩類,A 類是 hash 值的第 X 位為 0,B 類是 hash 值的第 x 位為不等于 0(至于為什么要這么區(qū)分,稍后分析),并且通過 lastRun 記錄最后要處理的節(jié)點。最終要達到的目的是,A 類的鏈表保持位置不動,B 類的鏈表為 14+16(擴容增加的長度)=30我們把 14 槽位的鏈表單獨伶出來,我們用藍色表示 fn&n=0 的節(jié)點,假如鏈表的分類是這樣:

for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
  int b = p.hash & n;
  if (b != runBit) {
    runBit = b;
    lastRun = p;
  }
}

  通過上面這段代碼遍歷,會記錄 runBit 以及 lastRun,按照上面這個結(jié)構(gòu),那么 runBit 應該是藍色節(jié)點,lastRun 應該是第 6 個節(jié)點接著,再通過這段代碼進行遍歷,生成 ln 鏈以及 hn 鏈

  接著,通過 CAS 操作,把 hn 鏈放在 i+n 也就是 14+16 的位置,ln 鏈保持原來的位置不動。并且設(shè)置當前節(jié)點為 fwd,表示已經(jīng)被當前線程遷移完了

setTabAt(nextTab, i, ln);
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
setTabAt(tab, i, fwd);

  遷移完成以后的數(shù)據(jù)分布如下

  為什么要做高低位的劃分?

  要想了解這么設(shè)計的目的,我們需要從 ConcurrentHashMap 的根據(jù)下標獲取對象的算法來看,在 putVal 方法中 :(f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null。通過(n-1) & hash 來獲得在 table 中的數(shù)組下標來獲取節(jié)點數(shù)據(jù),【&運算是二進制運算符,1& 1=1,其他都為 0】

  假設(shè)我們的 table 長度是 16, 二進制是【0001 0000】,減一以后的二進制是 【0000 1111】。假如某個 key 的 hash 值是 20,對應的二進制是【0001 0100】,仍然按照(n-1) & hash。算法,分別在 16 長度和 32 長度下的計算結(jié)果

  16 : 0000 1111 & 0001 0100=0000 0100 。32 : 0001 1111 & 0001 0100 =0001 0100 。從結(jié)果來看,同樣一個 hash 值,在擴容前和擴容之后,得到的下標位置是不一樣的,這種情況當然是不允許出現(xiàn)的,所以在擴容的時候就需要考慮,而使用高低位的遷移方式,就是解決這個問題.

  大家可以看到,16 位的結(jié)果到 32 位的結(jié)果,正好增加了 16.

  比如 20 & 15=4 、20 & 31=20 ; 4-20 =16

  比如 60 & 15=12 、60 & 31=28; 12-28=16

  所以對于高位,直接增加擴容的長度,當下次 hash 獲取數(shù)組位置的時候,可以直接定位到對應的位置。這個地方又是一個很巧妙的設(shè)計,直接通過高低位分類以后,就使得不需要在每次擴容的時候來重新計算 hash,極大提升了效率。

  接下來回到鏈表的擴容代碼:

else {
        synchronized (f) {//對數(shù)組該節(jié)點位置加鎖,開始處理數(shù)組該位置的遷移工作
          if (tabAt(tab, i) == f) {//再做一次校驗
            //ln 表示低位, hn 表示高位;接下來這段代碼的作用是把鏈表拆分成兩部分,0 在低位,1 在高位
            Node<K,V> ln, hn;
            if (fh >= 0) {
              //下面部分代碼原理在上面分析了
              int runBit = fh & n;
              Node<K,V> lastRun = f;
              //遍歷當前 bucket 的鏈表,目的是盡量重用 Node 鏈表尾部的一部分
              for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                int b = p.hash & n;
                if (b != runBit) {
                  runBit = b;
                  lastRun = p;
                }
              }//如果最后更新的 runBit 是 0,設(shè)置低位節(jié)點
              if (runBit == 0) {
                ln = lastRun;
                hn = null;
              }//否則,設(shè)置高位節(jié)點
              else {
                hn = lastRun;
                ln = null;
              }//構(gòu)造高位以及低位的鏈表
              for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                if ((ph & n) == 0)
                  ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                else
                  hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
              }
              //將低位的鏈表放在 i 位置也就是不動
              setTabAt(nextTab, i, ln);
              //將高位鏈表放在 i+n 位置
              setTabAt(nextTab, i + n, hn);
              // 把舊 table 的 hash 桶中放置轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,表明此 hash 桶已經(jīng)被處理
              setTabAt(tab, i, fwd);
              advance = true;
            }//f 是紅黑樹的根節(jié)點
            else if (f instanceof TreeBin) {
              TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
              //創(chuàng)建低位的樹節(jié)點
              TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
              //創(chuàng)建高位的樹節(jié)點
              TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
              int lc = 0, hc = 0;
              for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                int h = e.hash;
                TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                    (h, e.key, e.val, null, null);
                if ((h & n) == 0) {
                  if ((p.prev = loTail) == null)
                    lo = p;
                  else
                    loTail.next = p;
                  loTail = p;
                  ++lc;
                }
                else {
                  if ((p.prev = hiTail) == null)
                    hi = p;
                  else
                    hiTail.next = p;
                  hiTail = p;
                  ++hc;
                }
              }
              //判斷是否長度< 6 轉(zhuǎn)成鏈表
              ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                  (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
              hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                  (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
              setTabAt(nextTab, i, ln);
              setTabAt(nextTab, i + n, hn);
              setTabAt(tab, i, fwd);
              advance = true;
            }
          }
        }
      }

  擴容結(jié)束以后的退出機制:

  如果線程擴容結(jié)束,那么需要退出,就會執(zhí)行 transfer 方法的如下代碼

//i<0 說明已經(jīng)遍歷完舊的數(shù)組,也就是當前線程已經(jīng)處理完所有負責的 bucket
      if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
        int sc;
        if (finishing) {//如果完成了擴容
          nextTable = null;//刪除成員變量
          table = nextTab;//更新 table 數(shù)組
          sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);//更新閾值(32*0.75=24)
          return;
        }
        // sizeCtl 在遷移前會設(shè)置為 (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2
        // 然后,每增加一個線程參與遷移就會將 sizeCtl 加 1,
        // 這里使用 CAS 操作對 sizeCtl 的低 16 位進行減 1,代表做完了屬于自己的任務
        if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
          // 第一個擴容的線程,執(zhí)行 transfer 方法之前,會設(shè)置 sizeCtl = (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)
          // 后續(xù)幫其擴容的線程,執(zhí)行 transfer 方法之前,會設(shè)置 sizeCtl = sizeCtl+1
          // 每一個退出 transfer 的方法的線程,退出之前,會設(shè)置 sizeCtl = sizeCtl-1 那么最后一個線程退出時:必然有
          // sc == (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2),即 (sc - 2) == resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT
          // 如果 sc - 2 不等于標識符左移 16 位。如果他們相等了,說明沒有線程在幫助他們擴容了。也就是說,擴容結(jié)束了。
          if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
            return;
          // 如果相等,擴容結(jié)束了,更新 finising 變量
          finishing = advance = true;
          // 再次循環(huán)檢查一下整張表
          i = n; // recheck before commit
        }
      }

put 方法第三階段:

  如果對應的節(jié)點存在,判斷這個節(jié)點的 hash 是不是等于 MOVED(-1),說明當前節(jié)點是ForwardingNode 節(jié)點,意味著有其他線程正在進行擴容,那么當前現(xiàn)在直接幫助它進行擴容,因此調(diào)用 helpTransfer方法

else if ((fh = f.hash) == MOVED)
  tab = helpTransfer(tab, f);

  Helps transfer if a resize is in progress.

final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
    Node<K,V>[] nextTab; int sc;
    // 判斷此時是否仍然在執(zhí)行擴容,nextTab=null 的時候說明擴容已經(jīng)結(jié)束了
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
      int rs = resizeStamp(tab.length);//生成擴容戳
      while (nextTab == nextTable && table == tab &&
          (sc = sizeCtl) < 0) {//說明擴容還未完成的情況下不斷循環(huán)來嘗試將當前線程加入到擴容操作中
        // 下面部分的整個代碼表示擴容結(jié)束,直接退出循環(huán)
        // transferIndex<=0 表示所有的 Node 都已經(jīng)分配了線程
        // sc=rs+MAX_RESIZERS 表示擴容線程數(shù)達到最大擴容線程數(shù)
        // sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT !=rs, 如果在同一輪擴容中,
        // 那么 sc 無符號右移比較高位和 rs 的值,那么應該是相等的。如果不相等,說明擴容結(jié)束了
        //sc==rs+1 表示擴容結(jié)束
        if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
            sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
          break;
        //在低 16 位上增加擴容線程數(shù)
        if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
          transfer(tab, nextTab);//幫助擴容
          break;
        }
      }
      return nextTab;//返回新的數(shù)組
    }
    return table;
  }

put 方法第四階段:

  這個方法的主要作用是,如果被添加的節(jié)點的位置已經(jīng)存在節(jié)點的時候,需要以鏈表的方式加入到節(jié)點中。如果當前節(jié)點已經(jīng)是一顆紅黑樹,那么就會按照紅黑樹的規(guī)則將當前節(jié)點加入到紅黑樹中。

  如果是鏈表,添加完以后判斷鏈表的長度是否已經(jīng)達到臨界值 8. 如果達到了臨界值,這個時候會根據(jù)當前數(shù)組的長度來決定是擴容還是將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹。也就是說如果當前數(shù)組的長度小于 64,就會先擴容。否則,會把當前鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹

else {//進入到這個分支,說明 f 是當前 nodes 數(shù)組對應位置節(jié)點的頭節(jié)點,并且不為空
        V oldVal = null;
        synchronized (f) { //給對應的頭結(jié)點加鎖
          if (tabAt(tab, i) == f) {//再次判斷對應下標位置是否為 f 節(jié)點
            if (fh >= 0) {//頭結(jié)點的 hash 值大于 0,說明是鏈表
              binCount = 1;//用來記錄鏈表的長度
              for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {//遍歷鏈表
                K ek;
                //如果發(fā)現(xiàn)相同的 key,則判斷是否需要進行值的覆蓋
                if (e.hash == hash &&
                    ((ek = e.key) == key ||
                        (ek != null && key.equals(ek)))) {
                  oldVal = e.val;
                  //默認情況下,直接覆蓋舊的值
                  if (!onlyIfAbsent)
                    e.val = value;
                  break;
                }
                //一直遍歷到鏈表的最末端,直接把新的值加入到鏈表的最后面
                Node<K,V> pred = e;
                if ((e = e.next) == null) {
                  pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                      value, null);
                  break;
                }
              }
            }
            //如果當前的 f 節(jié)點是一顆紅黑樹
            else if (f instanceof TreeBin) {
              Node<K,V> p;
              binCount = 2;
              //則調(diào)用紅黑樹的插入方法插入新的值
              if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                  value)) != null) {
                oldVal = p.val;
                //同樣,如果值已經(jīng)存在,則直接替換
                if (!onlyIfAbsent)
                  p.val = value;
              }
            }
          }
        }//說明上面在做鏈表操作
        if (binCount != 0) {
          if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
            //如果鏈表長度已經(jīng)達到臨界值 8 就需要把鏈表轉(zhuǎn)換為樹結(jié)構(gòu)
            treeifyBin(tab, i);
          if (oldVal != null)
            //如果 val 是被替換的,則返回替換之前的值
            return oldVal;
          break;
        }
      }

treeifyBin():

  在 putVal 的最后部分,有一個判斷,如果鏈表長度大于 8,那么就會觸發(fā)擴容或者紅黑樹的轉(zhuǎn)化操作。

private final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int index) {
    Node<K,V> b; int n, sc;
    if (tab != null) {//tab 的長度是不是小于 64,如果是,則執(zhí)行擴容
      if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
        tryPresize(n << 1);
      //否則,將當前鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹結(jié)構(gòu)存儲
      else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {
        synchronized (b) {// 將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹
          if (tabAt(tab, index) == b) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            for (Node<K,V> e = b; e != null; e = e.next) {
              TreeNode<K,V> p =
                  new TreeNode<K,V>(e.hash, e.key, e.val,
                      null, null);
              if ((p.prev = tl) == null)
                hd = p;
              else
                tl.next = p;
              tl = p;
            }
            setTabAt(tab, index, new TreeBin<K,V>(hd));
          }
        }
      }
    }
  }

tryPresize():

  tryPresize 里面部分代碼和 addCount 的部分代碼類似,看起來會稍微簡單一些

private final void tryPresize(int size) {
    //對 size 進行修復,主要目的是防止傳入的值不是一個 2 次冪的整數(shù),
    // 然后通過tableSizeFor 來將入?yún)⑥D(zhuǎn)化為離該整數(shù)最近的 2 次冪
    int c = (size >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ? MAXIMUM_CAPACITY :
        tableSizeFor(size + (size >>> 1) + 1);
    int sc;
    while ((sc = sizeCtl) >= 0) {
      Node<K,V>[] tab = table; int n;
      //下面這段代碼和 initTable 是一樣的,如果 table 沒有初始化,則開始初始化
      if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
        n = (sc > c) ? sc : c;
        if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
          try {
            if (table == tab) {
              @SuppressWarnings("unchecked")
              Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
              table = nt;
              sc = n - (n >>> 2);
            }
          } finally {
            sizeCtl = sc;
          }
        }
      }
      else if (c <= sc || n >= MAXIMUM_CAPACITY)
        break;
      else if (tab == table) {//這段代碼和 addCount 后部分代碼是一樣的,做輔助擴容操作
        int rs = resizeStamp(n);
        if (sc < 0) {
          Node<K,V>[] nt;
          if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
              sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
              transferIndex <= 0)
            break;
          if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
            transfer(tab, nt);
        }
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
            (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
          transfer(tab, null);
      }
    }
  }

  就這樣基于CHM的put()方法我們基本上就分析完了,多過幾遍源碼理解應該不難。對于有些計算模糊的,可以通過寫測試類進行佐證。

到此這篇關(guān)于JDK1.8中的ConcurrentHashMap使用及場景分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JDK1.8之ConcurrentHashMap內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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