Java源码之ConcurrentHashMap
⑴背景
ConcurrentHashMap是线程安全高效的HashMap。而HashMap在多线程情况下强行使用HashMap的put方法可能会导致程序死循环,使CPU使用率达到100%。(http://firezhfox.iteye.com/blog/2241043),而使用HashTable效率不高,于是就出现了ConcurrentHashMap。
⑵HashTable与ConcurrentHashMap的区别
①HashTable容器使用synchronized来保证线程安全,但HashTable在线程竞争激烈情况下HashTable的效率非常低。因为当一个线程访问HashTable的同步方法,其他线程也访问HashTable的同步方法时,会进入轮询或者阻塞状态。
②ConcurrentHashMap并发访问效率高得益于锁分段技术,HashTable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因是所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁。而如果容器中有多把锁,每把锁都分别用于某一部分数据,那么当多线程访问容器中不同数据段数据时,线程间就不会存在锁定竞争,从而可以提高并发访问效率,ConcurrentHashMap的锁分段技术就是这个原理。 将数据分成一段一段地储存,然后每段数据配一把锁,当某一线访问其中一个数据段时,其他段的数据也能够被其他线程访问。
ConcurrentHashMap类图
ConcurrentHashMap结构图(锁分段)
ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEnrty数组结构组成。Segment是可重入锁,HashEntry用于存储键值对,HashEntry结构与HashMap中,类似就不重复说明了。
⑶源码解析
/** * Returns the value to which the specified key is mapped, * or {@code null} if this map contains no mapping for the key. * * <p>More formally, if this map contains a mapping from a key * {@code k} to a value {@code v} such that {@code key.equals(k)}, * then this method returns {@code v}; otherwise it returns * {@code null}. (There can be at most one such mapping.) * * @throws NullPointerException if the specified key is null */ public V get(Object key) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek; int h = spread(key.hashCode()); if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) { if ((eh = e.hash) == h) { if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))) return e.val; } else if (eh < 0) return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null; while ((e = e.next) != null) { if (e.hash == h && ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))) return e.val; } } return null; }
/** 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()); int binCount = 0; for (Node<K,V>[] tab = table;;) { Node<K,V> f; int n, i, fh; if (tab == null || (n = tab.length) == 0) tab = initTable(); else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) { if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value, null))) break; // no lock when adding to empty bin } else if ((fh = f.hash) == MOVED) tab = helpTransfer(tab, f); else { V oldVal = null; synchronized (f) { if (tabAt(tab, i) == f) { if (fh >= 0) { binCount = 1; for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) { K ek; if (e.hash == hash && ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))) { oldVal = e.val; if (!onlyIfAbsent) e.val = value; break; } Node<K,V> pred = e; if ((e = e.next) == null) { pred.next = new Node<K,V>(hash, key, value, null); break; } } } else if (f instanceof TreeBin) { Node<K,V> p; binCount = 2; if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key, value)) != null) { oldVal = p.val; if (!onlyIfAbsent) p.val = value; } } } } if (binCount != 0) { if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD) treeifyBin(tab, i); if (oldVal != null) return oldVal; break; } } } addCount(1L, binCount); return null; }
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