ConCurrentHashMap的實現原理

ConCurrentHashMap的實現原理

    一、JDK1.6和JDK1.7中的實現

1. 設計思路
   ConCurrentHashMap採用分段鎖的思想，每一個段都有一把鎖，從而提高了併發度（即同時操作ConCurrentHashMap而不產生鎖競爭的線程最大數）。另外，當設置併發數時，會默認將併發數改爲2的冪。
   所謂的段，就是segment，他和HashMap的結構很像，都在內部有一個Entry數組，並且繼承了重入鎖，用於對段的上鎖。
2. 分段創建
   JDK1.6會在一開始就創建所有的segment，而JDK1.7除了第一個segment，其餘的segment都是在put時，動態創建的，所以，在每一次查找段的時候，都會判斷段是否爲空，如果爲空則創建。由於ensureSegment方法要在併發場景被調用，所以創建段時，通過CAS算法實現，代碼如下：

   if ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
                   == null) { // recheck
                   Segment<K,V> s = new Segment<K,V>(lf, threshold, tab);
                   while ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
                          == null) {
                       if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
                           break;
                   }
   }

3. put方法
   與JDK1.6不同的是，JDK1.7在put時，會用tryLock()，其餘並無不同。
   put時，先通過key找到對應的段，在找到段內的entry，段內操作和HashMap類似。
4. get方法和containsKey方法
   由於ConCurrentHashMap的get方法和containsKey都是不加鎖的，所以很有可能當ConCurrentHashMap遍歷過程中有其他的線程對其內容進行更改，導致兩方法返回的數據不是最新的數據。
5. size方法
   size方法也會使用CAS對modcount進行判斷，當多次重試後，會對所有的segment上鎖。
6. ConCurrentHashMap不允許key和value爲空
   

    二、JDK1.8的實現

1. 設計思路
   JDK1.8取消了segment的概念，還是使用的HashMap中數組加鏈表的數據結構，但是對於每一個數組進行加鎖，以調整鎖的粒度。同時，爲了防止hash衝突造成的鏈表過長，當鏈表長度大於8時，會把鏈表變爲紅黑二叉樹的數據結構，當紅黑樹的長度小於等於6時，又可以轉化爲鏈表。
   
   
2. 使用了synchronized關鍵字而不是重入鎖
   可見JDK1.8對synchronized進行了性能優化。