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Java中ThreadLocalMap解決Hash沖突的實(shí)現(xiàn)方式

 更新時(shí)間:2025年04月24日 09:48:41   作者:灰_灰丶灰  
本文主要介紹了Java中ThreadLocalMap解決Hash沖突的實(shí)現(xiàn)方式,主要方式是使用線性探測(cè)法,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

ThreadLocalMap 解決哈希沖突的主要方式是使用線性探測(cè)法(linear probing)。這種方法通過線性探測(cè)來尋找空槽位,以應(yīng)對(duì)哈希沖突。以下是詳細(xì)的解決方案:

1. 線性探測(cè)法

線性探測(cè)法在發(fā)生哈希沖突時(shí),通過檢查數(shù)組中的下一個(gè)位置來找到空的槽位。如果當(dāng)前槽位已被占用,它將繼續(xù)檢查下一個(gè)槽位,直到找到空槽位或合適的槽位為止。

2. ThreadLocalMap 實(shí)現(xiàn)中的哈希沖突解決

ThreadLocalMap 通過以下方法來處理哈希沖突:

  • 計(jì)算索引

    • 使用 ThreadLocal 的哈希碼來計(jì)算在 Entry 數(shù)組中的索引。
    • 該索引由 ThreadLocal 實(shí)例的 threadLocalHashCode 和數(shù)組長(zhǎng)度(減去 1)按位與運(yùn)算得到。
  • 線性探測(cè)

    • 如果計(jì)算出的索引位置已經(jīng)被占用(即已有 Entry 對(duì)象),ThreadLocalMap 會(huì)通過線性探測(cè)法檢查數(shù)組中的下一個(gè)位置,直到找到一個(gè)空槽位或適合的槽位。
    • 使用 nextIndex 方法來實(shí)現(xiàn)線性探測(cè),它將當(dāng)前位置增加 1,循環(huán)回到數(shù)組的開頭。
  • 處理過時(shí)條目

    • 如果在探測(cè)過程中遇到 Entry 的鍵為 null(即過時(shí)的條目),ThreadLocalMap 會(huì)調(diào)用 expungeStaleEntry 方法來清理這些過時(shí)條目,并將當(dāng)前條目插入到合適的位置。

關(guān)鍵代碼解析

以下是 ThreadLocalMap 中處理哈希沖突的相關(guān)代碼:

static class ThreadLocalMap {

    // 存儲(chǔ)條目的數(shù)組
    private Entry[] table;
    
    // 存儲(chǔ)條目的數(shù)量
    private int size = 0;
    
    // 定義初始容量
    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

    // 構(gòu)造函數(shù)
    ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
        table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
        size = 1;
    }

    // 線性探測(cè)法獲取 Entry
    private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
        int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
        Entry e = table[i];
        if (e != null && e.get() == key)
            return e;
        else
            return getEntryAfterMiss(key, i, e);
    }

    // 線性探測(cè)法后處理
    private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;

        while (e != null) {
            ThreadLocal<?> k = e.get();
            if (k == key)
                return e;
            if (k == null)
                expungeStaleEntry(i);
            else
                i = nextIndex(i, len);
            e = tab[i];
        }
        return null;
    }

    // 設(shè)置值
    private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;
        int i = key.threadLocalHashCode & (len - 1);

        for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
            ThreadLocal<?> k = e.get();

            if (k == key) {
                e.value = value;
                return;
            }

            if (k == null) {
                replaceStaleEntry(key, value, i);
                return;
            }
        }

        tab[i] = new Entry(key, value);
        int sz = ++size;
        if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
            rehash();
    }

    // 獲取下一個(gè)索引
    private int nextIndex(int i, int len) {
        return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
    }

    // 替換過時(shí)條目
    private void replaceStaleEntry(ThreadLocal<?> key, Object value, int staleSlot) {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;
        Entry e;

        int slotToExpunge = staleSlot;
        for (int i = prevIndex(staleSlot, len);
             (e = tab[i]) != null;
             i = prevIndex(i, len)) {
            if (e.get() == null)
                slotToExpunge = i;
        }

        for (int i = nextIndex(staleSlot, len);
             (e = tab[i]) != null;
             i = nextIndex(i, len)) {
            ThreadLocal<?> k = e.get();

            if (k == key) {
                e.value = value;

                tab[i] = tab[staleSlot];
                tab[staleSlot] = e;

                if (slotToExpunge == staleSlot)
                    slotToExpunge = i;
                cleanSomeSlots(expungeStaleEntry(slotToExpunge), len);
                return;
            }

            if (k == null && slotToExpunge == staleSlot)
                slotToExpunge = i;
        }

        tab[staleSlot].value = null;
        tab[staleSlot] = new Entry(key, value);

        if (slotToExpunge != staleSlot)
            cleanSomeSlots(expungeStaleEntry(slotToExpunge), len);
    }

    // 處理過時(shí)條目
    private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;

        tab[staleSlot].value = null;
        tab[staleSlot] = null;
        size--;

        Entry e;
        int i;
        for (i = nextIndex(staleSlot, len);
             (e = tab[i]) != null;
             i = nextIndex(i, len)) {
            if (e.get() == null) {
                e.value = null;
                tab[i] = null;
                size--;
            } else {
                int h = e.get().threadLocalHashCode & (len - 1);
                if (h != i) {
                    tab[i] = null;

                    while (tab[h] != null)
                        h = nextIndex(h, len);
                    tab[h] = e;
                }
            }
        }
        return i;
    }

    // 清理某些槽位
    private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {
        boolean removed = false;
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;
        do {
            i = nextIndex(i, len);
            Entry e = tab[i];
            if (e != null && e.get() == null) {
                n = len;
                removed = true;
                i = expungeStaleEntry(i);
            }
        } while ((n >>>= 1) != 0);
        return removed;
    }

    // 重新哈希
    private void rehash() {
        expungeStaleEntries();

        if (size >= threshold - threshold / 4)
            resize();
    }

    private void expungeStaleEntries() {
        Entry[] tab = table;
        int len = tab.length;
        for (int j = 0; j < len; j++) {
            Entry e = tab[j];
            if (e != null && e.get() == null)
                expungeStaleEntry(j);
        }
    }

    private void resize() {
        Entry[] oldTab = table;
        int oldLen = oldTab.length;
        int newLen = oldLen * 2;
        Entry[] newTab = new Entry[newLen];
        int count = 0;

        for (int j = 0; j < oldLen; ++j) {
            Entry e = oldTab[j];
            if (e != null) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == null) {
                    e.value = null;
                } else {
                    int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
                    while (newTab[h] != null)
                        h = nextIndex(h, newLen);
                    newTab[h] = e;
                    count++;
                }
            }
        }

        setThreshold(newLen);
        size = count;
        table = newTab;
    }
}

重要細(xì)節(jié)

  • 計(jì)算索引

    • i = key.threadLocalHashCode & (len - 1); 使用 ThreadLocal 的哈希碼和表長(zhǎng)度減去 1 的按位與運(yùn)算來計(jì)算索引。
  • 線性探測(cè)

    • nextIndex(i, len) 方法計(jì)算下一個(gè)索引位置,用于探測(cè)沖突。
    • 如果發(fā)生沖突,會(huì)在 table 數(shù)組中繼續(xù)查找,直到找到空槽位。
  • 清理和重哈希

    • 使用 expungeStaleEntry 方法清理過時(shí)的條目。
    • resize() 方法擴(kuò)展數(shù)組并重新分配條目,以減少?zèng)_突并提高性能。

總結(jié)

ThreadLocalMap 使用線性探測(cè)法解決hash沖突

到此這篇關(guān)于Java中ThreadLocalMap解決Hash沖突的實(shí)現(xiàn)方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)threadlocalmap解決hash沖突內(nèi)容請(qǐng)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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