HashMap ConcurrentHashMap解读

Posted 2021-03-08 lcmlyj

前言：

常见的关于HahsMap与ConcurrentHashMap的问题：

数据结构、线程安全、扩容、jdk1.7 HashMap死循环、jdk1.8 HashMap红黑树、容量必须是2的冥次

HashMap

数据结构：数组，单向链表

线程安全：不安全，HashTable线程安全，但是全用了 synchronized ，性能低

一、jdk1.7中

 

 

 ①：对HashMap初始化进行初始化；

初始化HashMap的 threshold 字段，通过因子算出，默认为0.75，算出来是16 * 0.75为12；

初始化hash种子信息；

保证了HashMap的容量是2的冥次。为什么HashMap的容量必须是2的冥次，因为可以增加有效长度，减少hash碰撞，关于hash碰撞：https://blog.csdn.net/qq_35583089/article/details/80048285

②：添加Entry对象，赋值

 

①：判断当前容量是否到达阈值，例如12

②：扩容

 

 

 

 

 头插法：原先的头会成为新链表的尾部，原先的尾部会成为新链表的头

这里的代码就是为什么不建议并发时使用HashMap的原因，e.next形成死循环，导致CPU 100%卡死，并且线程不安全

二、jdk1.8中

jdk1.8中，当容量超过2的8次方（64）时，使用红黑树替代链表

ConcurrentHashMap

数据结构(jdk1.7)：Segment数组，Segment下又有HashEntry，HashEntry为数组+链表

数据结构(jdk1.8)：但是在jdk1.8中，起始的数据结构是数组+链表的。但是当单个链表长度

ConcurrentHashMap是一个线程安全的Map类，其通过多个Segment来保存数据，操作不同Segment之间是可以并发的，而操作统计个Segment进行数据的插入时，会进行 ReentrantLock 上锁操作

一、jdk1.7

先看看put方法

public V put(K key, V value) {
    ConcurrentHashMap.Segment<K,V> s;
    if (value == null)
        throw new NullPointerException();
    //通过key的hash值算出segment的下标
    int hash = hash(key);
    int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
    if ((s = (ConcurrentHashMap.Segment<K,V>)UNSAFE.getObject          // nonvolatile; recheck
            (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) //  in ensureSegment
      //这里会判断对应下标的segment是否存在，不存在会进行初始化  
      s = ensureSegment(j);
    return s.put(key, hash, value, false);
}

下面是Segment.put方法

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
　　 //尝试获得锁，并开始同步
    ConcurrentHashMap.HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null :
            scanAndLockForPut(key, hash, value);
    V oldValue;
    try {
        ConcurrentHashMap.HashEntry<K,V>[] tab = table;
        int index = (tab.length - 1) & hash;
        ConcurrentHashMap.HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);
        for (ConcurrentHashMap.HashEntry<K,V> e = first;;) {
            if (e != null) {
                K k;
                if ((k = e.key) == key ||
                        (e.hash == hash && key.equals(k))) {
                    oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent) {
                        e.value = value;
                        ++modCount;
                    }
                    break;
                }
                e = e.next;
            }
            else {
　　　　　　　　   //和HashMap一样，链表使用头插法，后插入的元素永远在数组的最前面
                if (node != null)
                    node.setNext(first);
                else
                    node = new ConcurrentHashMap.HashEntry<K,V>(hash, key, value, first);
                int c = count + 1;
　　　　　　　　　 //超过Segment阈值时，对HashEntry进行扩容
                if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
                    rehash(node);
                else
                    setEntryAt(tab, index, node);
                ++modCount;
                count = c;
                oldValue = null;
                break;
            }
        }
    } finally {
        unlock();
    }
    return oldValue;
}

二、jdk1.8

java1.7采用volatile去获取已存在的Segment。java1.8采用的CAS算法，而没用使用Segment进行数据存储