Java併發指南12:深度解讀 java 線程池設計思想及源碼實現

Java7/8 中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 全解析


轉自https://www.javadoop.com/post/hashmap#toc7


部分內容轉自


http://www.jasongj.com/java/concurrenthashmap


今天發一篇"水文",可能很多讀者都會表示不理解,不過我想把它作爲併發序列文章中不可缺少的一塊來介紹。本來以爲花不了多少時間的,不過最終還是投入了挺多時間來完成這篇文章的。


網上關於 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的文章確實不少,不過缺斤少兩的文章比較多,所以纔想自己也寫一篇,把細節說清楚說透,尤其像 Java8 中的 ConcurrentHashMap,大部分文章都說不清楚。終歸是希望能降低大家學習的成本,不希望大家到處找各種不是很靠譜的文章,看完一篇又一篇,可是還是模模糊糊。


閱讀建議:四節基本上可以進行獨立閱讀,建議初學者可按照 Java7 HashMap -> Java7 ConcurrentHashMap -> Java8 HashMap -> Java8 ConcurrentHashMap 順序進行閱讀,可適當降低閱讀門檻。


閱讀前提:本文分析的是源碼,所以至少讀者要熟悉它們的接口使用,同時,對於併發,讀者至少要知道 CAS、ReentrantLock、UNSAFE 操作這幾個基本的知識,文中不會對這些知識進行介紹。Java8 用到了紅黑樹,不過本文不會進行展開,感興趣的讀者請自行查找相關資料。


 


// 這構造函數裏,什麼都不幹

public ConcurrentHashMap() {

}

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {

    if (initialCapacity < 0)

        throw new IllegalArgumentException();

    int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?

               MAXIMUM_CAPACITY :

               tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));

    this.sizeCtl = cap;

}

這個初始化方法有點意思,通過提供初始容量,計算了 sizeCtl,sizeCtl = 【 (1.5 * initialCapacity + 1),然後向上取最近的 2 的 n 次方】。如 initialCapacity 爲 10,那麼得到 sizeCtl 爲 16,如果 initialCapacity 爲 11,得到 sizeCtl 爲 32。


sizeCtl 這個屬性使用的場景很多,不過只要跟着文章的思路來,就不會被它搞暈了。


如果你愛折騰,也可以看下另一個有三個參數的構造方法,這裏我就不說了,大部分時候,我們會使用無參構造函數進行實例化,我們也按照這個思路來進行源碼分析吧。


put 過程分析

仔細地一行一行代碼看下去:


public V put(K key, V value) {

    return putVal(key, value, false);

}

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {

    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

    // 得到 hash 值

    int hash = spread(key.hashCode());

    // 用於記錄相應鏈表的長度

    int binCount = 0;

    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {

        Node<K,V> f; int n, i, fh;

        // 如果數組"空",進行數組初始化

        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)

            // 初始化數組,後面會詳細介紹

            tab = initTable();

 

        // 找該 hash 值對應的數組下標,得到第一個節點 f

        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {

            // 如果數組該位置爲空,

            //    用一次 CAS 操作將這個新值放入其中即可,這個 put 操作差不多就結束了,可以拉到最後面了

            //          如果 CAS 失敗,那就是有併發操作,進到下一個循環就好了

            if (casTabAt(tab, i, null,

                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))

                break;                   // no lock when adding to empty bin

        }

        // hash 居然可以等於 MOVED,這個需要到後面才能看明白,不過從名字上也能猜到,肯定是因爲在擴容

        else if ((fh = f.hash) == MOVED)

            // 幫助數據遷移,這個等到看完數據遷移部分的介紹後,再理解這個就很簡單了

            tab = helpTransfer(tab, f);

 

        else { // 到這裏就是說,f 是該位置的頭結點,而且不爲空

 

            V oldVal = null;

            // 獲取數組該位置的頭結點的監視器鎖

            synchronized (f) {

                if (tabAt(tab, i) == f) {

                    if (fh >= 0) { // 頭結點的 hash 值大於 0,說明是鏈表

                        // 用於累加,記錄鏈表的長度

                        binCount = 1;

                        // 遍歷鏈表

                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {

                            K ek;

                            // 如果發現了"相等"的 key,判斷是否要進行值覆蓋,然後也就可以 break 了

                            if (e.hash == hash &&

                                ((ek = e.key) == key ||

                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {

                                oldVal = e.val;

                                if (!onlyIfAbsent)

                                    e.val = value;

                                break;

                            }

                            // 到了鏈表的最末端,將這個新值放到鏈表的最後面

                            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) { // 紅黑樹

                        Node<K,V> p;

                        binCount = 2;

                        // 調用紅黑樹的插值方法插入新節點

                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,

                                                       value)) != null) {

                            oldVal = p.val;

                            if (!onlyIfAbsent)

                                p.val = value;

                        }

                    }

                }

            }

            // binCount != 0 說明上面在做鏈表操作

            if (binCount != 0) {

                // 判斷是否要將鏈表轉換爲紅黑樹,臨界值和 HashMap 一樣,也是 8

                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)

                    // 這個方法和 HashMap 中稍微有一點點不同,那就是它不是一定會進行紅黑樹轉換,

                    // 如果當前數組的長度小於 64,那麼會選擇進行數組擴容,而不是轉換爲紅黑樹

                    //    具體源碼我們就不看了,擴容部分後面說

                    treeifyBin(tab, i);

                if (oldVal != null)

                    return oldVal;

                break;

            }

        }

    }

    // 

    addCount(1L, binCount);

    return null;

}

put 的主流程看完了,但是至少留下了幾個問題,第一個是初始化,第二個是擴容,第三個是幫助數據遷移,這些我們都會在後面進行一一介紹。


初始化數組:initTable


這個比較簡單,主要就是初始化一個合適大小的數組,然後會設置 sizeCtl。


初始化方法中的併發問題是通過對 sizeCtl 進行一個 CAS 操作來控制的。


private final Node<K,V>[] initTable() {

    Node<K,V>[] tab; int sc;

    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {

        // 初始化的"功勞"被其他線程"搶去"了

        if ((sc = sizeCtl) < 0)

            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin

        // CAS 一下,將 sizeCtl 設置爲 -1,代表搶到了鎖

        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {

            try {

                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {

                    // DEFAULT_CAPACITY 默認初始容量是 16

                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;

                    // 初始化數組,長度爲 16 或初始化時提供的長度

                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];

                    // 將這個數組賦值給 table,table 是 volatile 的

                    table = tab = nt;

                    // 如果 n 爲 16 的話,那麼這裏 sc = 12

                    // 其實就是 0.75 * n

                    sc = n - (n >>> 2);

                }

            } finally {

                // 設置 sizeCtl 爲 sc,我們就當是 12 吧

                sizeCtl = sc;

            }

            break;

        }

    }

    return tab;

}

鏈表轉紅黑樹: treeifyBin


前面我們在 put 源碼分析也說過,treeifyBin 不一定就會進行紅黑樹轉換,也可能是僅僅做數組擴容。我們還是進行源碼分析吧。


private final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int index) {

    Node<K,V> b; int n, sc;

    if (tab != null) {

        // MIN_TREEIFY_CAPACITY 爲 64

        // 所以,如果數組長度小於 64 的時候,其實也就是 32 或者 16 或者更小的時候,會進行數組擴容

        if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)

            // 後面我們再詳細分析這個方法

            tryPresize(n << 1);

        // b 是頭結點

        else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {

            // 加鎖

            synchronized (b) {

 

                if (tabAt(tab, index) == b) {

                    // 下面就是遍歷鏈表,建立一顆紅黑樹

                    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;

                    }

                    // 將紅黑樹設置到數組相應位置中

                    setTabAt(tab, index, new TreeBin<K,V>(hd));

                }

            }

        }

    }

}

擴容:tryPresize

如果說 Java8 ConcurrentHashMap 的源碼不簡單,那麼說的就是擴容操作和遷移操作。


這個方法要完完全全看懂還需要看之後的 transfer 方法,讀者應該提前知道這點。


這裏的擴容也是做翻倍擴容的,擴容後數組容量爲原來的 2 倍。


// 首先要說明的是,方法參數 size 傳進來的時候就已經翻了倍了

private final void tryPresize(int size) {

    // c:size 的 1.5 倍,再加 1,再往上取最近的 2 的 n 次方。

    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;

 

        // 這個 if 分支和之前說的初始化數組的代碼基本上是一樣的,在這裏,我們可以不用管這塊代碼

        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); // 0.75 * n

                    }

                } finally {

                    sizeCtl = sc;

                }

            }

        }

        else if (c <= sc || n >= MAXIMUM_CAPACITY)

            break;

        else if (tab == table) {

            // 我沒看懂 rs 的真正含義是什麼,不過也關係不大

            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;

                // 2. 用 CAS 將 sizeCtl 加 1,然後執行 transfer 方法

                //    此時 nextTab 不爲 null

                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))

                    transfer(tab, nt);

            }

            // 1. 將 sizeCtl 設置爲 (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)

            //     我是沒看懂這個值真正的意義是什麼?不過可以計算出來的是,結果是一個比較大的負數

            //  調用 transfer 方法,此時 nextTab 參數爲 null

            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,

                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))

                transfer(tab, null);

        }

    }

}

這個方法的核心在於 sizeCtl 值的操作,首先將其設置爲一個負數,然後執行 transfer(tab, null),再下一個循環將 sizeCtl 加 1,並執行 transfer(tab, nt),之後可能是繼續 sizeCtl 加 1,並執行 transfer(tab, nt)。


所以,可能的操作就是執行 1 次 transfer(tab, null) + 多次 transfer(tab, nt),這裏怎麼結束循環的需要看完 transfer 源碼才清楚。


數據遷移:transfer


下面這個方法很點長,將原來的 tab 數組的元素遷移到新的 nextTab 數組中。


雖然我們之前說的 tryPresize 方法中多次調用 transfer 不涉及多線程,但是這個 transfer 方法可以在其他地方被調用,典型地,我們之前在說 put 方法的時候就說過了,請往上看 put 方法,是不是有個地方調用了 helpTransfer 方法,helpTransfer 方法會調用 transfer 方法的。


此方法支持多線程執行,外圍調用此方法的時候,會保證第一個發起數據遷移的線程,nextTab 參數爲 null,之後再調用此方法的時候,nextTab 不會爲 null。


閱讀源碼之前,先要理解併發操作的機制。原數組長度爲 n,所以我們有 n 個遷移任務,讓每個線程每次負責一個小任務是最簡單的,每做完一個任務再檢測是否有其他沒做完的任務,幫助遷移就可以了,而 Doug Lea 使用了一個 stride,簡單理解就是步長,每個線程每次負責遷移其中的一部分,如每次遷移 16 個小任務。所以,我們就需要一個全局的調度者來安排哪個線程執行哪幾個任務,這個就是屬性 transferIndex 的作用。


第一個發起數據遷移的線程會將 transferIndex 指向原數組最後的位置,然後從後往前的 stride 個任務屬於第一個線程,然後將 transferIndex 指向新的位置,再往前的 stride 個任務屬於第二個線程,依此類推。當然,這裏說的第二個線程不是真的一定指代了第二個線程,也可以是同一個線程,這個讀者應該能理解吧。其實就是將一個大的遷移任務分爲了一個個任務包。


private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {

    int n = tab.length, stride;

 

    // stride 在單核下直接等於 n,多核模式下爲 (n>>>3)/NCPU,最小值是 16

    // stride 可以理解爲”步長“,有 n 個位置是需要進行遷移的,

    //   將這 n 個任務分爲多個任務包,每個任務包有 stride 個任務

    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)

        stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range

 

    // 如果 nextTab 爲 null,先進行一次初始化

    //    前面我們說了,外圍會保證第一個發起遷移的線程調用此方法時,參數 nextTab 爲 null

    //       之後參與遷移的線程調用此方法時,nextTab 不會爲 null

    if (nextTab == null) {

        try {

            // 容量翻倍

            Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];

            nextTab = nt;

        } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME

            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;

            return;

        }

        // nextTable 是 ConcurrentHashMap 中的屬性

        nextTable = nextTab;

        // transferIndex 也是 ConcurrentHashMap 的屬性,用於控制遷移的位置

        transferIndex = n;

    }

 

    int nextn = nextTab.length;

 

    // ForwardingNode 翻譯過來就是正在被遷移的 Node

    // 這個構造方法會生成一個Node,key、value 和 next 都爲 null,關鍵是 hash 爲 MOVED

    // 後面我們會看到,原數組中位置 i 處的節點完成遷移工作後,

    //    就會將位置 i 處設置爲這個 ForwardingNode,用來告訴其他線程該位置已經處理過了

    //    所以它其實相當於是一個標誌。

    ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);

 

 

    // advance 指的是做完了一個位置的遷移工作,可以準備做下一個位置的了

    boolean advance = true;

    boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab

 

    /*

     * 下面這個 for 循環,最難理解的在前面,而要看懂它們,應該先看懂後面的,然後再倒回來看

     * 

     */

 

    // i 是位置索引,bound 是邊界,注意是從後往前

    for (int i = 0, bound = 0;;) {

        Node<K,V> f; int fh;

 

        // 下面這個 while 真的是不好理解

        // advance 爲 true 表示可以進行下一個位置的遷移了

        //   簡單理解結局:i 指向了 transferIndex,bound 指向了 transferIndex-stride

        while (advance) {

            int nextIndex, nextBound;

            if (--i >= bound || finishing)

                advance = false;

 

            // 將 transferIndex 值賦給 nextIndex

            // 這裏 transferIndex 一旦小於等於 0,說明原數組的所有位置都有相應的線程去處理了

            else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {

                i = -1;

                advance = false;

            }

            else if (U.compareAndSwapInt

                     (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,

                      nextBound = (nextIndex > stride ?

                                   nextIndex - stride : 0))) {

                // 看括號中的代碼,nextBound 是這次遷移任務的邊界,注意,是從後往前

                bound = nextBound;

                i = nextIndex - 1;

                advance = false;

            }

        }

        if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {

            int sc;

            if (finishing) {

                // 所有的遷移操作已經完成

                nextTable = null;

                // 將新的 nextTab 賦值給 table 屬性,完成遷移

                table = nextTab;

                // 重新計算 sizeCtl:n 是原數組長度,所以 sizeCtl 得出的值將是新數組長度的 0.75 倍

                sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);

                return;

            }

 

            // 之前我們說過,sizeCtl 在遷移前會設置爲 (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2

            // 然後,每有一個線程參與遷移就會將 sizeCtl 加 1,

            // 這裏使用 CAS 操作對 sizeCtl 進行減 1,代表做完了屬於自己的任務

            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {

                // 任務結束,方法退出

                if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)

                    return;

 

                // 到這裏,說明 (sc - 2) == resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT,

                // 也就是說,所有的遷移任務都做完了,也就會進入到上面的 if(finishing){} 分支了

                finishing = advance = true;

                i = n; // recheck before commit

            }

        }

        // 如果位置 i 處是空的,沒有任何節點,那麼放入剛剛初始化的 ForwardingNode ”空節點“

        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)

            advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);

        // 該位置處是一個 ForwardingNode,代表該位置已經遷移過了

        else if ((fh = f.hash) == MOVED)

            advance = true; // already processed

        else {

            // 對數組該位置處的結點加鎖,開始處理數組該位置處的遷移工作

            synchronized (f) {

                if (tabAt(tab, i) == f) {

                    Node<K,V> ln, hn;

                    // 頭結點的 hash 大於 0,說明是鏈表的 Node 節點

                    if (fh >= 0) {

                        // 下面這一塊和 Java7 中的 ConcurrentHashMap 遷移是差不多的,

                        // 需要將鏈表一分爲二,

                        //   找到原鏈表中的 lastRun,然後 lastRun 及其之後的節點是一起進行遷移的

                        //   lastRun 之前的節點需要進行克隆,然後分到兩個鏈表中

                        int runBit = fh & n;

                        Node<K,V> lastRun = f;

                        for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {

                            int b = p.hash & n;

                            if (b != runBit) {

                                runBit = b;

                                lastRun = p;

                            }

                        }

                        if (runBit == 0) {

                            ln = lastRun;

                            hn = null;

                        }

                        else {

                            hn = lastRun;

                            ln = null;

                        }

                        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);

                        }

                        // 其中的一個鏈表放在新數組的位置 i

                        setTabAt(nextTab, i, ln);

                        // 另一個鏈表放在新數組的位置 i+n

                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);

                        // 將原數組該位置處設置爲 fwd,代表該位置已經處理完畢,

                        //    其他線程一旦看到該位置的 hash 值爲 MOVED,就不會進行遷移了

                        setTabAt(tab, i, fwd);

                        // advance 設置爲 true,代表該位置已經遷移完畢

                        advance = true;

                    }

                    else if (f instanceof TreeBin) {

                        // 紅黑樹的遷移

                        TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;

                        TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;

                        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;

                            }

                        }

                        // 如果一分爲二後,節點數少於 8,那麼將紅黑樹轉換回鏈表

                        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;

 

                        // 將 ln 放置在新數組的位置 i

                        setTabAt(nextTab, i, ln);

                        // 將 hn 放置在新數組的位置 i+n

                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);

                        // 將原數組該位置處設置爲 fwd,代表該位置已經處理完畢,

                        //    其他線程一旦看到該位置的 hash 值爲 MOVED,就不會進行遷移了

                        setTabAt(tab, i, fwd);

                        // advance 設置爲 true,代表該位置已經遷移完畢

                        advance = true;

                    }

                }

            }

        }

    }

}

說到底,transfer 這個方法並沒有實現所有的遷移任務,每次調用這個方法只實現了 transferIndex 往前 stride 個位置的遷移工作,其他的需要由外圍來控制。


這個時候,再回去仔細看 tryPresize 方法可能就會更加清晰一些了。


get 過程分析

get 方法從來都是最簡單的,這裏也不例外:


計算 hash 值

根據 hash 值找到數組對應位置: (n - 1) & h

根據該位置處結點性質進行相應查找

如果該位置爲 null,那麼直接返回 null 就可以了

如果該位置處的節點剛好就是我們需要的,返回該節點的值即可

如果該位置節點的 hash 值小於 0,說明正在擴容,或者是紅黑樹,後面我們再介紹 find 方法

如果以上 3 條都不滿足,那就是鏈表,進行遍歷比對即可

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) {

        // 判斷頭結點是否就是我們需要的節點

        if ((eh = e.hash) == h) {

            if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))

                return e.val;

        }

        // 如果頭結點的 hash 小於 0,說明 正在擴容,或者該位置是紅黑樹

        else if (eh < 0)

            // 參考 ForwardingNode.find(int h, Object k) 和 TreeBin.find(int h, Object k)

            return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;

 

        // 遍歷鏈表

        while ((e = e.next) != null) {

            if (e.hash == h &&

                ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))

                return e.val;

        }

    }

    return null;

}

簡單說一句,此方法的大部分內容都很簡單,只有正好碰到擴容的情況,ForwardingNode.find(int h, Object k) 稍微複雜一些,不過在瞭解了數據遷移的過程後,這個也就不難了,所以限於篇幅這裏也不展開說了。


 


size操作

put方法和remove方法都會通過addCount方法維護Map的size。size方法通過sumCount獲取由addCount方法維護的Map的size。


 

同步方式

對於put操作,如果Key對應的數組元素爲null,則通過CAS操作將其設置爲當前值。如果Key對應的數組元素(也即鏈表表頭或者樹的根元素)不爲null,則對該元素使用synchronized關鍵字申請鎖,然後進行操作。如果該put操作使得當前鏈表長度超過一定閾值,則將該鏈表轉換爲樹,從而提高尋址效率。


對於讀操作,由於數組被volatile關鍵字修飾,因此不用擔心數組的可見性問題。同時每個元素是一個Node實例(Java 7中每個元素是一個HashEntry),它的Key值和hash值都由final修飾,不可變更,無須關心它們被修改後的可見性問題。而其Value及對下一個元素的引用由volatile修飾,可見性也有保障。



 

1


2


3


4


5


6



 

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {


final int hash;


final K key;


volatile V val;


volatile Node<K,V> next;


}


對於Key對應的數組元素的可見性,由Unsafe的getObjectVolatile方法保證。



 

1


2


3



 

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);


}


總結

其實也不是很難嘛,雖然沒有像之前的 AQS 和線程池一樣一行一行源碼進行分析,但還是把所有初學者可能會糊塗的地方都進行了深入的介紹,只要是稍微有點基礎的讀者,應該是很容易就能看懂 HashMap 和 ConcurrentHashMap 源碼了。


看源碼不算是目的吧,深入地瞭解 Doug Lea 的設計思路,我覺得還挺有趣的,大師就是大師,代碼寫得真的是好啊。


我發現很多人都以爲我寫博客主要是源碼分析,說真的,我對於源碼分析沒有那麼大熱情,主要都是爲了用源碼說事罷了,可能之後的文章還是會有比較多的源碼分析成分,大家該怎麼看就怎麼看吧。


不要臉地自以爲本文的質量還是挺高的,信息量比較大,如果你覺得有寫得不好的地方,或者說看完本文你還是沒看懂它們,那麼請提出來~~~


(全文完)

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版權聲明:本文爲CSDN博主「黃小斜」的原創文章,遵循CC 4.0 by-sa版權協議,轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。

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