源码分析--ConcurrentHashMap与HashTable（JDK1.8）

Posted 2021-02-05 sunshine-ground-poems

　　ConcurrentHashMap和Hashtable都是线程安全的K-V型容器。本篇从源码入手，简要说明它们两者的实现原理和区别。

 

　　与HashMap类似，ConcurrentHashMap底层也是以数组+链表+红黑树实现的，以Node节点封装K-V和hash。

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        volatile V val;
        volatile Node<K,V> next;
｝

　　val和next以volatile关键字进行修饰，保证内存可见性。

看一下它的put()方法：

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node<K,V> p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

• 与HashMap不同，不允许空键值
• 计算hashCode
• 判断是否初始化
• 如果当前位置为空，利用CAS算法，放置节点
• 如果当前hashCode == MOVED，进行扩容
• 利用synchronized锁，进行链表或者红黑树的节点放置
• 链表数量大于8，转为红黑树

ConcurrentHashMap的get()方法没有使用同步锁机制。

JDK1.8以后，ConcurrentHashMap的线程安全都是利用CAS + synchronized来实现的。效率较高。

 

对于HashTable，它底层为数组+链表结构，也不允许空键值。以Entry封装K-V和hash。

主要get()和put()方法：

public synchronized V get(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return (V)e.value;
            }
        }
        return null;
    }

public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

　　HashTable不仅因为没有红黑树，对于数据遍历的效率就比较低，而且在get()方法都加了synchronized关键字，而且get()和put()方法都是直接加在方法上。这样一来效率就比ConcurrentHashMap低得多了。所以，如果要在并发情况下使用K-V容器，使用ConcurrentHashMap更好。