ConcurrentHashMap源码解读,java大厂面试攻略

wuchangjian2021-11-04 20:28:33编程学习

当我们享受着jdk带来的便利时同样承受它带来的不幸恶果。通过分析Hashtable就知道, synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占,安全的背后是巨大的浪费,慧眼独具的DougLee立马拿出了解决方案----ConcurrentHashMap。

ConcurrentHashMap和Hashtable主要区别就是围绕着锁的粒度以及如何锁。如图

左边便是Hashtable的实现方式—锁整个hash表;而右边则是ConcurrentHashMap的实现方式—锁桶(或段)。 ConcurrentHashMap将hash表分为16个桶(默认值),诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。试想,原来 只能一个线程进入,现在却能同时16个写线程进入(写线程才需要锁定,而读线程几乎不受限制,之后会提到),并发性的提升是显而易见的。

更令人惊讶的是ConcurrentHashMap的读取并发,因为在读取的大多数时候都没有用到锁定,所以读取操作几乎是完全的并发操作,而写操作锁定的粒度又非常细,比起之前又更加快速(这一点在桶更多时表现得更明显些)。 只有在求size等操作时才需要锁定整个表。而在迭代时, **ConcurrentHash

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Map使用了不同于传统集合的快速失败迭代器(见之前的文章《JAVA API备忘—集合》)的另一种迭代方式,我们称为弱一致迭代器。**在这种迭代方式中,当iterator被创建后集合再发生改变就不再是抛出 ConcurrentModificationException,取而代之的是在改变时new新的数据从而不影响原有的数 据,iterator完成后再将头指针替换为新的数据,这样iterator线程可以使用原来老的数据,而写线程也可以并发的完成改变,更重要的,这保证 了多个线程并发执行的连续性和扩展性,是性能提升的关键。

接下来,让我们看看ConcurrentHashMap中的几个重要方法,心里知道了实现机制后,使用起来就更加有底气。

ConcurrentHashMap中主要实体类就是三个: ConcurrentHashMap(整个Hash表),Segment(桶),HashEntry(节点),对应上面的图可以看出之间的关系。

get 方法(请注意,这里分析的方法都是针对桶的,因为ConcurrentHashMap的最大改进就是将粒度细化到了桶上),首先判断了当前桶的数据个数是 否为0,为0自然不可能get到什么,只有返回null,这样做避免了不必要的搜索,也用最小的代价避免出错。然后得到头节点(方法将在下面涉及)之后就 是根据hash和key逐个判断是否是指定的值,如果是并且值非空就说明找到了,直接返回;程序非常简单,但有一个令人困惑的地方,这句 **return readValueUnderLock(e)**到底是用来干什么的呢?研究它的代码,在锁定之后返回一个值。但这里已经有一句V v = e.value得到了节点的值,这句return readValueUnderLock(e)是否多此一举?事实上,这里完全是 **为了并发考虑的,这里当v为空时,可能是一个线程正在改变节点,而之前的 get操作都未进行锁定,根据bernstein条件,读后写或写后读都会引起数据的不一致,所以这里要对这个e重新上锁再读一遍,以保证得到的是正确值,**这里不得不佩服Doug Lee思维的严密性。整个get操作只有很少的情况会锁定,相对于之前的Hashtable,并发是不可避免的啊!

总结:

1、concurrenthashMap结合了hashtable与hashmap的优点,实现分段锁,使用的锁是ReentrantLock(重入锁)

2、concurrentHashMap 读操作不进行加锁

3、 concurrentHashMap 扩容时不对整个容器扩容,只对segment进行扩容

4、统计map长度时会对整个map的增删改操作进行加锁,所以此时性能会比较低。建议在循环时先拿到长度,不会每次都去重新拿一下

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