調試JDK源碼-一步一步看HashMap怎么Hash和擴容

調試JDK源碼-ConcurrentHashMap實現原理

調試JDK源碼-HashSet實現原理

調試JDK源碼-調試JDK源碼-Hashtable實現原理以及線程安全的原因

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ConcurrentHashMap線程安全的總結是我從源碼分析出來的：

ConcurrentHashMap所謂線程安全是如果沒有哈希沖突使用compareAndSwapObject方式新增節點，如果哈希沖突的時候鎖住哈希沖突的節點，這樣新增的節點是線程安全的，而?ConcurrentHashMap又不像hashtable那樣整個put方法被鎖定，所以性能比hashtable要好，因為這樣不影響其他節點的插入和讀取。

具體看下面完整的分析過程就知道了。

Map<String, String> cm = new ConcurrentHashMap<String, String>();for (int i = 0; i < 20; i++) {cm.put((char) (i + 65) + (char) (i + 66) + (char) (i + 67) + "", i + ">>>http://blog.csdn.net/unix21/");}

注釋寫的很清楚

/* ---------------- Public operations -------------- *//*** Creates a new, empty map with the default initial table size (16).*/public ConcurrentHashMap() {}

再到

public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {/*** Sole constructor.  (For invocation by subclass constructors, typically* implicit.)*/protected AbstractMap() {}// Query Operations/*** {@inheritDoc}** @implSpec* This implementation returns <tt>entrySet().size()</tt>.*/public int size() {return entrySet().size();}

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第一次put

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下面是完整的

/** Implementation for put and putIfAbsent */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;}

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可以看出ConcurrentHashMap不是像hashTable一樣整個put方法synchronized

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initTable()

Thread.yield(); // lost initialization race; just spin

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U.compareAndSwapInt

compareAndSwapInt() 是sun.misc.Unsafe類中的一個本地方法。

對此，我們需要了解的是 compareAndSetState(expect, update) 是以原子的方式操作當前線程；若當前線程的狀態為expect，則設置它的狀態為update。

下一步

回到putVal

下一步

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這次無需初始化了

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進入casTabAt，又用到了U.compareAndSwapObject完成新節點的插入

關于CAS https://en.wikipedia.org/wiki/Compare-and-swap

C語言實現

int compare_and_swap(int* reg, int oldval, int newval)
{ATOMIC();int old_reg_val = *reg;if (old_reg_val == oldval)*reg = newval;END_ATOMIC();return old_reg_val;
}

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要實現無鎖（lock-free）的非阻塞算法有多種實現方法，其中CAS（比較與交換，Compare and swap）是一種有名的無鎖算法。
CAS, CPU指令，在大多數處理器架構，包括IA32、Space中采用的都是CAS指令，CAS的語義是“我認為V的值應該為A，如果是，那么將V的值更新為B，否則不修改并告訴V的值實際為多少”，
CAS是項樂觀鎖技術，當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變量時，只有其中一個線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會被掛起，而是被告知這次競爭中失敗，并可以再次嘗試。
CAS有3個操作數，內存值V，舊的預期值A，要修改的新值B。當且僅當預期值A和內存值V相同時，將內存值V修改為B，否則什么都不做。

參考：非阻塞同步算法與CAS(Compare and Swap)無鎖算法

回到putval

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和hashmap和hashtable一樣，ConcurrentHashMap內部也是有一個靜態嵌套類實現節點的

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

下一步

至此完成第一次put

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第二次put

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又調用casTabAt(tab, i, null,
???????????????????????????? new Node<K,V>(hash, key, value, null))插入新節點

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第2個節點插入完成

下一步

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下一步

下一步

下一步

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下一步

下一步

至此完成第二次put

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第三次put

下一步，i=6 ?f=tabat(6)?? =null,這樣就在這個索引插值

下一步

下一步

第三次put完成

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經過幾次put都和第三步一樣，第11次put又進入到synchronized (f)代碼塊,

因為這次i=0，而f=tab[0]不為null

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從上面的代碼可以看到f被鎖定

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下一步，e=f? pred=e，新節點插

下一步，看出新節點插在之前節點的next后面

總結：這樣就看出ConcurrentHashMap可以保證哈希沖突的時候新增節點的線程安全性

總結

以上是生活随笔為你收集整理的调试JDK源码-ConcurrentHashMap实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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