Java8 ConcurrentHashMap實現原理

Java8 ConcurrentHashMap實現原理,基本和Java8的HashMap相同,不同於他的是前者保證了線程的安全性,和Java7的ConcurrentHashMap區別在於,兩者保證線程安全性的機理不同,Java7中採用了“分段”鎖的概念,每一個分段都有一把鎖,鎖內存儲的着數據,鎖的個數在初始化之後不能擴容,Java7 ConcurrentHashMap原理 傳送門

但是Java8摒棄了這種設計理念,和Java8一樣採用數組+鏈表+紅黑樹的概念來實現,那麼要保證是線程安全(synchronized+CAS)的,所以比起Java8的HashMap,代碼更加的複雜... 

數據結構和Java8HashMap基本雷同  

字段和成員

 /* ---------------- 部分常量-------------- */

    /**
     * 最大容量,默認是2的30次方
     */
    private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * 默認容量是2的4次方
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;

    /**
     * 最大的數組大小
     */
    static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    /**
     * 併發級別
     */
    private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;

    /**
     * 負載因子
     */
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * 鏈表達到8個元素時會切換程紅黑樹結構
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; 

/* ---------------- 部分字段-------------- */

    /**
     * 默認爲null,初始化發生在第一次插入操作,默認大小爲16的數組,
     * 用來存儲Node節點數據,擴容時大小總是2的冪次方
     */
    transient volatile Node<K,V>[] table;

    /**
     * 默認爲null,擴容時新生成的數組,其大小爲原數組的兩倍
     */
    private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;

    /**
     * 基計數器值,主要用於無爭用時
     */
    private transient volatile long baseCount;

    /**
     * 默認爲0,用來控制table的初始化和擴容操作
     * -1: table正在初始化
     * -N:有N-1個線程正在進行擴容操作  
     *  0:table沒有被初始化
     * 正數:表示初始化或者是下一次進行擴容的大小
     */
    private transient volatile int sizeCtl;

    /**
     * 調整大小時要分割的下一個表索引(加1)。
     */
    private transient volatile int transferIndex;

    /**
     * 自旋鎖(通過CAS鎖定)在調整大小和/或創建反單元格時使用.
     */
    private transient volatile int cellsBusy;

    /**
     * 計數器單元表。當非空時,大小是2的乘方
     */
    private transient volatile CounterCell[] counterCells;

數據存儲結構

結構1、採用是的是Node內部類

 每一個類都持有next的引用,實際就是鏈表的結構

    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        volatile V val;
        volatile Node<K,V> next;

 結構2、採用是的TreeNode內部類,繼承了Node

   這就是紅黑樹了

    static final class TreeNode<K,V> extends Node<K,V> {
        TreeNode<K,V> parent;  // red-black tree links
        TreeNode<K,V> left; //左節點
        TreeNode<K,V> right; //右節點
        TreeNode<K,V> prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;

        TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next,
                 TreeNode<K,V> parent) {
            super(hash, key, val, next);
            this.parent = parent;
        }

 結構3、內部類TreeBin 同樣繼承了Node,在轉換成紅黑樹的時候使用

    static final class TreeBin<K,V> extends Node<K,V> {
        TreeNode<K,V> root;
        volatile TreeNode<K,V> first;
        volatile Thread waiter;
        volatile int lockState;
        // values for lockState
        static final int WRITER = 1; // set while holding write lock
        static final int WAITER = 2; // set when waiting for write lock
        static final int READER = 4; // increment value for setting read lock

 

初始化方法

    //默認無參構造
    public ConcurrentHashMap() {
    }

    //指定初始化大小
    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;
    }
    
    //指定初始化大小和負載因子
    public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        this(initialCapacity, loadFactor, 1);
    }

    //指定初始化容量、負載因子、並行級別
    public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                             float loadFactor, int concurrencyLevel) {
        if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many bins
            initialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threads
        long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
        int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
            MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
        this.sizeCtl = cap;
    }

    //有初始元素的初始化
    public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;
        putAll(m);
    }

計算閾值與HashMap中一致 

    //結果爲2的冪次方,大於且最靠近指定的值
    private static final int tableSizeFor(int c) {
        int n = c - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

複製所有的元素:

putAll() 

    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        tryPresize(m.size());//擴容
        //循環複製元素
        for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
            putVal(e.getKey(), e.getValue(), false);
    }

擴容:擴容的容量是原來容量的兩倍

 tryPresize()

 

// 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);//具體的擴容後面說
        }
    }
}

 

put() 過程

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);//實際真正執行的方法
    }
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    //由此可以得出不支持null鍵和null值
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    // 計算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
            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;
            // 數組首節點加鎖處理
            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;
                        }
                    }
                }
            }

            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;
}

初始化數組:

 initTable():併發問題是通過CAS操控sizeCtl變量實現的

private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
        // sizeCtl小於0,說明正在被其他線程初始化,進來的線程都會讓出當前CPU執行權
        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;
}

 幫助數據遷移

    //將舊的數組中的元素複製到新的數組中
    final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
        Node<K,V>[] nextTab; int sc;
        //舊數組不爲空且nextTable也不空的情況下才能複製
        if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
            (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
            int rs = resizeStamp(tab.length);
            while (nextTab == nextTable && table == tab &&
                   (sc = sizeCtl) < 0) {
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                    break;
                //cas操作保證線程安全
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                    transfer(tab, nextTab);//調用擴容方法
                    break;
                }
            }
            return nextTab;
        }
        return table;
    }

 具體擴容 

transfer()

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;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

鏈表轉紅黑樹: treeifyBin

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));
                }
            }
        }
    }
}

 數據加入成功計算數組的大小

addCount()

 private final void addCount(long x, int check) {
        CounterCell[] as; long b, s;
        //更新baseCount,table的數量,counterCells表示元素個數的變化  
        if ((as = counterCells) != null ||
            !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
            CounterCell a; long v; int m;
            boolean uncontended = true;
            //如果多個線程都在執行,則CAS失敗,執行fullAddCount,全部加入count  
            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;
            }
            if (check <= 1)
                return;
            s = sumCount();
        }
        //是否需要進行擴容
        if (check >= 0) {
            Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
            while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
                   (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
                int rs = resizeStamp(n);
                if (sc < 0) {
                    if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                        sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                        transferIndex <= 0)
                        break;
                    if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                        transfer(tab, nt);
                }
                else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                             (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                    transfer(tab, null);//具體擴容
                s = sumCount();
            }
        }
    }

獲取數據

get()

  1. 計算 hash 值
  2. 根據 hash 值找到數組對應位置: (n - 1) & h
  3. 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;
}

總結:其中擴容的部分還有些不是很爛,還是需要記錄並多看幾次,看的多了就理解了當時大神的設計理念,路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索...

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