一. 回顾

前面TreeMap原理(浅谈)了解了TreeMap的实现。现对TreeMap常见问题作一下总结

本文仅供自己参考，如有错误请指正

二. 常见问题

2.1 如何用TreeMap实现一致性hash？

一致性hash，笔者综合博客文章，它是源自MemCache引发的。

MemCache的详细介绍参考：MemCache详细解读

2.1.1 什么是MemCache？

MemCache是一个内存对象缓存系统。用于动态web应用以减轻数据的负载。通过在内存中缓存数据和对象减少访问数据库的次数，从而提高网站访问的速度。MemCache是一个存储键值对的HashMap

MemCache访问模型

在这里插入图片描述

2.1.2 MemCache一次写缓存的流程：

应用程序输入需要写缓存的数据
API将Key输入路由算法模块，路由算法根据Key和MemCache集群服务器列表得到一台服务器编号
由服务器编号得到MemCache及其的ip地址和端口号
API调用通信模块和指定编号的服务器通信，将数据写入该服务器，完成一次分布式缓存的写操作

2.1.3 一致性hash算法的由来

在这里插入图片描述

2.1.4 一致性hash算法原理

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
以上内容参考自 MemCache详细解读

2.1.5 虚拟结点

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
虚拟结点内容源自：手动实现一致性 Hash 算法

2.1.6 例子

使用TreeMap实现一致性hash算法

class Shard<S> {  // S类封装了机器节点的信息 ，如name、password、ip、port等
    private TreeMap<Long, S> nodes; // 虚拟节点
    private List<S> shards; // 真实机器节点
    private final int NODE_NUM = 100; // 每个机器节点关联的虚拟节点个数
    public Shard(List<S> shards) { 
        super();
        this.shards = shards;
        init();
    }
    private void init() {  // 初始化一致性hash环
        nodes = new TreeMap<Long, S>();
        for (int i = 0; i != shards.size(); ++i) {  // 每个真实机器节点都需要关联虚拟节点
            final S shardInfo = shards.get(i);
            for (int n = 0; n < NODE_NUM; n++)
                // 一个真实机器节点关联NODE_NUM个虚拟节点
                nodes.put(hash("SHARD-" + i + "-NODE-" + n), shardInfo);
        }
    }
    public S getShardInfo(String key) { 
        SortedMap<Long, S> tail = nodes.tailMap(hash(key)); // 沿环的顺时针找到一个虚拟节点
        if (tail.size() == 0) { 
            return nodes.get(nodes.firstKey());
        }
        return tail.get(tail.firstKey()); // 返回该虚拟节点对应的真实机器节点的信息
    }
    /** * MurMurHash算法，是非加密HASH算法，性能很高， * 比传统的CRC32,MD5，SHA-1（这两个算法都是加密HASH算法，复杂度本身就很高，带来的性能上的损害也不可避免） * 等HASH算法要快很多，而且据说这个算法的碰撞率很低. * http://murmurhash.googlepages.com/ */
    private Long hash(String key) { 
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(key.getBytes());
        int seed = 0x1234ABCD;
        ByteOrder byteOrder = buf.order();
        buf.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        long m = 0xc6a4a7935bd1e995L;
        int r = 47;
        long h = seed ^ (buf.remaining() * m);
        long k;
        while (buf.remaining() >= 8) { 
            k = buf.getLong();
            k *= m;
            k ^= k >>> r;
            k *= m;
            h ^= k;
            h *= m;
        }
        if (buf.remaining() > 0) { 
            ByteBuffer finish = ByteBuffer.allocate(8).order(
                    ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
            // for big-endian version, do this first:
            // finish.position(8-buf.remaining());
            finish.put(buf).rewind();
            h ^= finish.getLong();
            h *= m;
        }
        h ^= h >>> r;
        h *= m;
        h ^= h >>> r;
        buf.order(byteOrder);
        return h;
    }
}