輕鬆理解ConcurrentHashMap的原理

concurrenthashmap是一種執行緒安全的hashmap,相對於hashtable, 它擁有更高的併發性.

現在,我們就來分析一下在jdk1.8下的concurrenthashmap的實現及原理:

public v get(object key) 
//hash值為負值表示正在擴容，這個時候查的是forwardingnode的find方法來定位到nexttable來
//eh=-1，說明該節點是乙個forwardingnode，正在遷移，此時呼叫forwardingnode的find方法去nexttable裡找。
//eh=-2，說明該節點是乙個treebin，此時呼叫treebin的find方法遍歷紅黑樹，由於紅黑樹有可能正在旋轉變色，所以find裡會有讀寫鎖。
else if (eh < 0) 
//eh>=0，說明該節點下掛的是乙個鍊錶，直接遍歷該鍊錶即可。
while ((e = e.next) != null) 
}return null;//未找到對應的值
}

可以看到,在1.8中concurrenthashmap的get操作全程不需要加鎖，這也是它比其他併發集合比如hashtable、用collections.synchronizedmap()包裝的hashmap;安全效率高的原因之一。

concurrenthashmap的get操作為什麼不需要加鎖呢?

大家都知道,執行緒安全常常是因為獲取的共享變數不一致而導致的,而get方法中訪問到的共享變數只有node型別的陣列table,

transient volatile node table;

而volatile關鍵字可以保證共享變數的可見性, 即實時訪問到其他執行緒修改後的資料. 那麼,get方法不加鎖的原因是因為table變數使用了volatile修飾麼, 其實不然, volatile關鍵字對於基本型別的修改可以在隨後對多個執行緒的讀保持一致, 但是對於引用型別如陣列，實體bean，僅僅保證引用的可見性，但並不保證引用內容的可見性。

真正的原因是因為在node類中val變數和next變數是用volatile修飾了, 也是因為此處保證了concurrenthashmap的get方法的執行緒安全

static class nodeimplements map.entry

由以上可以看出

get操作全程不需要加鎖是因為node的成員val是用volatile修飾的和陣列用volatile修飾沒有關係。

陣列用volatile修飾主要是保證在陣列擴容的時候保證可見性。

那麼, node陣列table為什麼要用volatile修飾呢?

其實就是為了使得node陣列在擴容的時候對其他執行緒具有可見性而加的volatile

final v putval(k key, v value, boolean onlyifabsent) 
//hash桶（tab[i]）是fwd節點，表示正在擴容
else if ((fh = f.hash) == moved)
//擴容
tab = helptransfer(tab, f);
else 
nodepred = e;
//遍歷鍊錶,向尾結點插入資料
if ((e = e.next) == null) }}
//紅黑樹
else if (f instanceof treebin) }}
}if (bincount != 0) }}
//雜湊桶儲存的元素個數+1
addcount(1l, bincount);
return null;
}

從原始碼中看出,put方法在往空的雜湊桶新增元素時,是採用cas演算法無鎖插入的; 只有在發生雜湊碰撞時,才會給雜湊桶加上鎖,鎖是每個雜湊桶的頭結點.

public v remove(object key) 
/*** implementation for the four public remove/replace methods:
* replaces node value with v, conditional upon match of cv if
* non-null. if resulting value is null, delete.
* * 四個公共刪除/替換方法的實現：用v替換節點值,條件是如果非空則匹配cv。如果結果值為null,請刪除。
* */
final v replacenode(object key, v value, object cv) 
break;
}pred = e;
if ((e = e.next) == null)
break;}}
//紅黑樹
else if (f instanceof treebin) }}
}}if (validated) 
break;}}
}return null;
}

remove方法也是鎖住雜湊桶的頭結點.依賴於cas算

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