ConcurrentHashMap

Posted 2020-12-06 128-cdy

ConcurrentHashMap与HashMap的实现方法类似，不同的是它采用的是分段锁的思想支持并发的操作，它是线程安全的。

要了解ConcurrentHashMap，首先要了解Segment,一个Segment就相当于一个HashMap对象。与HashMap一样，Segment包含一个HashEntry数组，数组中的每个HashEntry既是一个键值对，也是一个链表的节点。在ConcurrentHashMap中，有2的N次方个Segment对象，他们共同保存在一个segments数组中。

整个ConcurrentHashMap的结构如下：

ConcurrentHashMap的并发读写的几种情况：

1. 不同Segment之间写入是可以并发的
2. 同一Segment的写和读是可以并发执行的
3. 同一Segment的写是不可以并发执行的，原因在于Segment的写入时需要上锁的，对于同一个Segment的并发写入就会被阻塞。

 每一个Segment就像一个自治区，读写操作高度自治，Segment之间互不影响。不同的Segment的写入或者读是可以并发执行的，对于同一个Segment的一读一写也是可以并发执行的，但是同一Segment并发写入需要上锁，会被阻塞。都各自持有一把锁，ConcurrentHashMap当中每个Segment都各自持有一把锁，在保证线程安全的同时降低了锁的粒度，度高了并发度。

ConcurrentHashMap的读写过程：

• Get方法

1. 通过key做Hash运算，得到hash值；
2. 通过hash值，定位到对应的Segment对象；
3. 再次通过hash值，定位到Segment的数组的具体位置。

• Put方法

1. 通过key做Hash运算，得到hash值；
2. 通过hash值，定位到对应的Segment对象；
3. 获取可重入锁；
4. 再次通过hash值，定位到Segment的数组的具体位置；
5. 插入或者覆盖HashEntry对象；
6. 释放锁。

 ConcurrentHashMap在读写时都需要二次定位，首先定位到segment，之后定位到该segment的具体数组下标。

      由于ConcurrentHashMap中对每一个Segment都各自加锁，保证了多线程下的数据安全，那么在调用Size（）的时候，解决一致性也是一个问题，Size方法的目的是统计ConcurrentHashMap的总的元素个数，要将每一个Segment内部的元素的个数都统计得到总数；但是，如在在刚刚统计结束的Segment中瞬间插入一个新的元素，那又怎么解决?

       其Size方法是一个嵌套循环。

1. 遍历所有的Segment。
2. 把Segment的元素数量累加起来。
3. 把Segment的修改次数累加起来。
4. 判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。如果大于，说明统计过程中有修改，重新统计，尝试次数+1；如果不是。说明没有修改，统计结束。
5. 如果尝试次数超过阈值，则对每一个Segment加锁，再重新统计。
6. 再次判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。由于已经加锁，次数一定和上次相等。
7. 释放锁，统计结束。

     为了尽量不锁住所有Segment，首先乐观地假设Size过程中不会有修改（CAS）。当尝试一定次数，才无奈转为悲观锁，锁住所有Segment保证强一致性。