HashMap，ConcurrentHashMap 原理分析

Posted 2020-11-04 米虫爱喝咖啡

----基于Java1.7的

HashMap原理

1.基于哈希原理，存储key-value键值对（Entry）的集合。在JDK1.8以前数据结构是一个数组+链表，在JDK1.8以后是一个数组+链表+红黑树。（key,value,hash,next）

2.put方法原理：1）通过哈希函数计算key，得到哈希值；通过哈希值以及数组的长度，得到Entry的位置，即table的下标。index =  HashCode（Key） &  （Length - 1）

                          2）遍历此下标下的链表，如果不存在相同key，即添加新的Entry，否则更新value值。

3.get方法原理：1）通过哈希函数计算key，得到哈希值；通过哈希值以及数组的长度，得到Entry的位置，即数组的下标。                      

                         2）遍历此下标下的链表，如果存在相同key，即返回Entry。

4.在链表上插入新的Entry时，使用的是头插法，因为hashMap的发明者认为，后插入的被查找的可能性比较大。

5.默认初始长度是16，每次扩展，必须是2的幂次方，理由是：为了服务于从key映射到index的哈希算法。

6.在插入元素过多时，需要进行resize，resize条件是HashMap.Size   >=  Capacity * LoadFactor。

7.resize方法原理：1）扩容--创建一个新的Entry数组，长度是原数组的两倍 

                             2）transfer方法--遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组。为什么要重新Hash呢？因为长度扩大以后，Hash的规则也随之改变。

8.非线程安全，在并发插入时，有可能出现带环链表，让下一次读操作，进入死循环。

ConcurrentHashMap原理

 1.ConcurrentHashMap是一个二级哈希表。在一个总的哈希表下面，有若干个子哈希表。

2.采用了锁分段技术，每个Segment各自持有一把锁。在保证线程安全的同时降低了锁的粒度，让并发操作效率更高。

3.不同Segment的写入是可以并发执行的。同一Segment的写和读是可以并发执行的。

4.put方法原理：1）通过key计算哈希值

                         2）通过哈希值，定位到segment。

                         3）获取segment锁

                         4）再次通过哈希值，定位到segment中数组的具体位置

                         5）插入或覆盖hashEntry对象

                         6）释放锁

5.get方法原理：1）通过key得到哈希值

                          2）通过哈希值，定位到segment。

                          2）再次通过哈希值，定位到segment数组中具体位置

6.如何保证调用size方法时的一致性问题：1）判断所有的segment总修改次数是否大于上一次统计的总修改次数，如果大于，说明有修改，重新统计。

                                                                 2）如果尝试次数超过阈值，则对每一个Segment加锁，再重新统计。

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。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。