在1.7和1.8版本中,计算size()方法有写不同。先介绍1.7版本的实现。

1.7版本

在1.7版本中,有一个重要的类Segment,利用它来实现分段锁

static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 2249069246763182397L;
// 最大尝试获取锁次数,tryLock可能会阻塞,准备锁住segment操作获取锁。
在多处理器中,用一个有界的尝试次数,保证在定位node的时候,可以从缓存直接获取。
static final int MAX_SCAN_RETRIES =
Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 1 ? 64 : 1;
//segment内部的Hash table,访问HashEntry,通过具有volatile的entryAt/setEntryAt方法
transient volatile HashEntry<K,V>[] table;
//segment的table中HashEntry的数量,只有在lock或其他保证可见性的volatile reads中,才可以访问count
transient int count;
//在segment上所有的修改操作数。尽管可能会溢出,但它为isEmpty和size方法,
提供了有效准确稳定的检查或校验。只有在lock或其他保证可见性的volatile reads
中,才可以访问
transient int modCount;
transient int threshold;
final float loadFactor;
Segment(float lf, int threshold, HashEntry<K,V>[] tab) {
this.loadFactor = lf;
this.threshold = threshold;
this.table = tab;
}
}
static final class HashEntry<K,V> {
final int hash;
final K key;
volatile V value;
volatile HashEntry<K,V> next; HashEntry(int hash, K key, V value, HashEntry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
}

刚一开始不加锁,前后计算两次所有segment里面的数量大小和,两次结果相等,表明没有新的元素加入,计算的结果是正确的。如果不相等,就对每个segment加锁,再进行计算,返回结果并释放锁。

public int size() {
final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
int size;
boolean overflow; // true if size overflows 32 bits
long sum; // sum of modCounts
long last = 0L; // previous sum
int retries = -1; // first iteration isn't retry
try {
for (;;) {
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock(); // force creation
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
sum += seg.modCount;
int c = seg.count;
if (c < 0 || (size += c) < 0)
overflow = true;
}
}
if (sum == last)
break;
last = sum;
}
} finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}

1.8版本

先利用sumCount()计算,然后如果值超过int的最大值,就返回int的最大值。但是有时size就会超过最大值,这时最好用mappingCount方法

public int size() {
long n = sumCount();
return ((n < 0L) ? 0 :
(n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
(int)n);
}
public long mappingCount() {
long n = sumCount();
return (n < 0L) ? 0L : n; // ignore transient negative values
}

sumCount有两个重要的属性baseCountcounterCells,如果counterCells不为空,那么总共的大小就是baseCount与遍历counterCells的value值累加获得的。

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;
}

baseCount是从哪里来的?

//当没有线程争用时,使用这个变量计数
private transient volatile long baseCount;

一个volatile变量,在addCount方法会使用它,而addCount方法在put结束后会调用

addCount(1L, binCount);
 if ((as = counterCells) != null ||
!U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x))

从上可知,在put操作结束后,会调用addCount,更新计数。

在并发情况下,如果CAS修改baseCount失败后,就会使用到CounterCell类,会创建一个对象,通常对象的volatile的value属性是1。

// 一种用于分配计数的填充单元。改编自LongAdder和Striped64。请查看他们的内部文档进行解释。
@sun.misc.Contended
static final class CounterCell {
volatile long value;
CounterCell(long x) { value = x; }
}

并发时,利用CAS修改baseCount失败后,会利用CAS操作修改CountCell的值,

 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);
return;
}

如果上面CAS操作也失败了,在fullAddCount方法中,会继续死循环操作,知道成功。

for (;;) {
CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
if (cellsBusy == 0) { // Try to attach new Cell
CounterCell r = new CounterCell(x); // Optimistic create
if (cellsBusy == 0 &&
U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
boolean created = false;
try { // Recheck under lock
CounterCell[] rs; int m, j;
if ((rs = counterCells) != null &&
(m = rs.length) > 0 &&
rs[j = (m - 1) & h] == null) {
rs[j] = r;
created = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (created)
break;
continue; // Slot is now non-empty
}
}

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