ConcurrentHashMap基于JDK1.8源码剖析

待我称王封你为后i 2021-09-15 05:48 376阅读 0赞

# 前言 #

> 声明，本文用的是jdk1.8

前面章节回顾：

*  [Collection总览][Collection]
 *  [List集合就这么简单【源码剖析】][List]
 *  [Map集合、散列表、红黑树介绍][Map]
 *  [HashMap就是这么简单【源码剖析】][HashMap]
 *  [LinkedHashMap就这么简单【源码剖析】][LinkedHashMap]
 *  [TreeMap就这么简单【源码剖析】][TreeMap]

本篇**主要讲解ConCurrentHashMap**~

看这篇文章之前最好是有点数据结构的基础：

*  [Java实现单向链表][Java]
 *  [栈和队列就是这么简单][Link 1]
 *  [二叉树就这么简单][Link 2]

当然了，如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正～

# 一、ConCurrentHashMap剖析 #

ConCurrentHashMap在初学的时候反正我是没有接触过的，不知道你们接触过了没有~

这个类听得也挺少的，在集合中是比较复杂的一个类了，它涉及到了一些多线程的知识点。

不了解或忘记多线程知识点的同学也不要怕，哪儿用到了多线程的知识点，我都会简单介绍一下，并给出对应的资料去阅读的~

好了，我们就来开始吧~

## 1.1初识ConCurrentHashMap ##

ConCurrentHashMap的**底层是：散列表+红黑树**，与HashMap是一样的。

![imD4hUB.png][]

从前面的章节我们也可以发现：最快了解一下类是干嘛的，我们**看源码的顶部注释**就可以了！

我简单翻译了一下顶部的注释(我英文水平渣，如果有错的地方请多多包涵~欢迎在评论区下指正)

![Jc0oXCO.png][]

根据上面注释我们可以简单总结：

*  JDK1.8底层是**散列表+红黑树**
 *  ConCurrentHashMap支持**高并发**的访问和更新，它是**线程安全**的
 *  检索操作不用加锁，get方法是非阻塞的
 *  key和value都不允许为null

## 1.2JDK1.7底层实现 ##

上面指明的是JDK1.8底层是：散列表+红黑树，也就意味着，JDK1.7的底层跟JDK1.8是不同的~

JDK1.7的底层是：segments+HashEntry数组：

![Xhimkj8.png][]

图来源：[https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78897275][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78897275]

*  Segment\*\*继承了ReentrantLock\*\*,每个片段都有了一个锁，叫做“**锁分段**”

大概了解一下即可~

## 1.3有了Hashtable为啥需要ConCurrentHashMap ##

*  Hashtable是在**每个方法上都加上了Synchronized**完成同步，效率低下。
 *  ConcurrentHashMap通过在**部分加锁**和**利用CAS算法**来实现同步。

## 1.4CAS算法和volatile简单介绍 ##

在看ConCurrentHashMap源码之前，我们来简单讲讲CAS算法和volatile关键字

CAS（比较与交换，Compare and swap） 是一种有名的**无锁算法**

CAS有**3个**操作数

*  **内存值V**
 *  **旧的预期值A**
 *  **要修改的新值B**

**当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做**

*  当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值(**A和内存值V相同时，将内存值V修改为B)**，而其它线程都失败，失败的线程**并不会被挂起**，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试**(否则什么都不做)**

看了上面的描述应该就很容易理解了，先**比较**是否相等，如果相等则**替换**(CAS算法)

--------------------

接下来我们看看**volatile关键字**，在初学的时候也很少使用到volatile这个关键字。反正我没用到，而又经常在看Java相关面试题的时候看到它，觉得是一个挺神秘又很难的一个关键字。其实不然，还是挺容易理解的~

volatile经典总结：**volatile仅仅用来保证该变量对所有线程的可见性，但不保证原子性**

我们将其拆开来解释一下：

*  保证**该变量对所有线程的可见性**  
    
    
     *  在多线程的环境下：当这个变量修改时，**所有的线程都会知道该变量被修改了**，也就是所谓的“可见性”
 *  不保证原子性  
    
    
     *  修改变量(赋值)**实质上**是在JVM中**分了好几步**，而**在这几步内(从装载变量到修改)，它是不安全的**。

如果没看懂或者想要深入了解其原理和可参考下列博文：

*  [http://www.cnblogs.com/Mainz/p/3556430.html][http_www.cnblogs.com_Mainz_p_3556430.html]
 *  [https://www.cnblogs.com/Mainz/p/3546347.html][https_www.cnblogs.com_Mainz_p_3546347.html]
 *  [http://www.dataguru.cn/java-865024-1-1.html][http_www.dataguru.cn_java-865024-1-1.html]

## 1.5ConCurrentHashMap域 ##

域对象有这么几个：

![rjvoGhc.png][]

我们来简单看一下他们是什么东东：

![dZhxRAF.png][]

初次阅读完之后，有的属性我也不太清楚它是干什么的，在**继续阅读之后可能就明朗了**~

## 1.6ConCurrentHashMap构造方法 ##

ConcurrentHashMap的构造方法有5个：

![2tXkMrh.png][]

具体的实现是这样子的：

![tP4n11V.png][]

可以发现，在构造方法中有几处都调用了`tableSizeFor()`，我们来看一下他是干什么的：

点进去之后发现，啊，原来我看过这个方法，在HashMap的时候…..

![95msbyu.png][]

它就是用来获取**大于参数且最接近2的整次幂的数**…

**赋值给sizeCtl属性也就说明了：这是下次扩容的大小**~

## 1.7put方法 ##

终于来到了最核心的方法之一：put方法啦~~~~

我们先来\*\*整体看一下\*\*put方法干了什么事：

![Md33W1f.png][]

接下来，我们来看看初始化散列表的时候干了什么事：`initTable()`

![NxMQu59.png][]

*  **只让一个线程对散列表进行初始化**！

## 1.8get方法 ##

从顶部注释我们可以读到，get方法是**不用加锁**的，是非阻塞的。

我们可以发现，Node节点是重写的，设置了volatile关键字修饰，致使它每次获取的都是**最新**设置的值

![WxQJ58R.png][]

![tBI4n51.png][]

# 二、总结 #

上面简单介绍了ConcurrentHashMap的核心知识，还有很多知识点都没有提及到，作者的水平也不能将其弄懂~~有兴趣进入的同学可到下面的链接继续学习。

下面我来简单总结一下ConcurrentHashMap的核心要点：

*  **底层结构是散列表(数组+链表)+红黑树**，这一点和HashMap是一样的。
 *  Hashtable是将所有的方法进行同步，效率低下。而ConcurrentHashMap作为一个高并发的容器，它是通过**部分锁定+CAS算法来进行实现线程安全的**。CAS算法也可以认为是**乐观锁**的一种~
 *  在高并发环境下，统计数据(计算size…等等)其实是无意义的，因为在下一时刻size值就变化了。
 *  get方法是非阻塞，无锁的。重写Node类，通过volatile修饰next来实现每次获取都是**最新**设置的值
 *  **ConcurrentHashMap的key和Value都不能为null**

参考资料：

*  [https://blog.csdn.net/u010723709/article/details/48007881][https_blog.csdn.net_u010723709_article_details_48007881]
 *  [https://blog.csdn.net/melod\_bc/article/details/54150679][https_blog.csdn.net_melod_bc_article_details_54150679]
 *  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78897275][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78897275]
 *  [https://www.jianshu.com/p/e694f1e868ec][https_www.jianshu.com_p_e694f1e868ec]

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**明天要是无意外的话，可能会写Set集合，敬请期待哦**~~~~

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[List]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484130&idx=1&sn=4052ac3c1db8f9b33ec977b9baba2308&chksm=ebd743e3dca0caf51b170fd4285345c9d992a5a56afc28f2f45076f5a820ad7ec08c260e7d39#rd
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[LinkedHashMap]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484143&idx=1&sn=8d94f92f26b87dcea9181a04c78a9743&chksm=ebd743eedca0caf84ede91e6cd295664f92d2b167068d4c4a15f8cb4002844b819378f1e8e3d#rd
[TreeMap]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484147&idx=1&sn=1381f3cf767ab5184369e7729abd6139&chksm=ebd743f2dca0cae46c7fe8c704deff18b263245c5e4b4376c182cc8061f62ac61288b06d4226#rd
[Java]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484086&idx=1&sn=24127ceb5e0fed7f832f82579c4fbc19&chksm=ebd743b7dca0caa1dce912d47251548225aa59b4b48742a963ac52b05e13ec923a738ebcb836#rd
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484090&idx=1&sn=d46205eed74e9b253ec08796124192c1&chksm=ebd743bbdca0caad2129f0d76f002b7e14e125900ecac1fa9a3a433e3a9bcd2831275a1e260c#rd
[Link 2]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484064&idx=1&sn=ba783e3e83b8007fcdf129ec0839b6c2&chksm=ebd743a1dca0cab7eed0ba42d1c5d343d88858c17e90a803e0ce9e6644187e5297b29ffbb020#rd
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