关于java:阿里P7大佬王者级讲解ConcurrentHashMap源码码农太透彻了

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上一篇是分享的是《Scala – 类的定义》,这篇给大家分享《ConcurrentHashMap 源码》。明天先更新一部分,一会儿要出门,体谅。

ConcurrentHashMap 源码解读一

首先就先来说一下几个全局变量

private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 最大容量 2 的 30 次方
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16; // 默认容量  1<<4
    
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;  // 负载因子
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;  // 链表转为红黑树,大于 8 小于 6 先对链表数组进行翻倍扩容操作
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;  // 树转列表
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; // 链表真正转为红黑树
    private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16;
    private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;//stamp 高位标识挪动位数
    private static final int MAX_RESIZERS = (1 << (32 - RESIZE_STAMP_BITS)) - 1;
    private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS;
    static final int MOVED     = -1; // forwarding nodes 的 hash 值,如果 hash 值等于 - 1 代表线程帮助扩容
    static final int TREEBIN   = -2; // roots of trees 的 hash 值,如果 hash 等于 - 2 代表,以后桶是红黑树
    static final int RESERVED  = -3; // transient reservations 的 hash 值

    // usable bits of normal node hash,在 hash 计算的时候使用到,与 HashMap 计算出来的 hash 值进行与操作
    static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; 
    
    static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); // 可用处理器数量       

而后是几个全局属性

transient volatile Node<K,V>[] table;// 以后 ConcurrentHashmap 的 Node 数组,正在应用的数组

private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;//ForwardNode 所指向的下一个表,正在扩容的数组(还未应用)private transient volatile long baseCount;// 如果应用 CAS 计数胜利,应用该值进行累加,计数用的

// 扩容设置的参数,默认为 0,当值 =- 1 的时候,代表以后有线程正在进行扩容操作
// 当值等于 - n 的时候,代表有 n 个线程一起扩容,其中 n - 1 线程是帮助扩容
// 当在初始化的时候指定了大小,这会将这个大小保留在 sizeCtl 中,大小为数组的 0.75
private transient volatile int sizeCtl;// 标记状态以及数组阈值


private transient volatile int transferIndex;// 数组扩容的时候用到


private transient volatile int cellsBusy;

// 如果应用 CAS 计算失败,也就是说以后处于高并发的状况下,那么
// 就会应用 CounterCell[] 数组进行计数,相似 jdk1.7 分段锁的模式,锁住一个 segment
// 最初 size() 办法统计进去的大小是 baseCount 和 counterCells 数组的总和
private transient volatile CounterCell[] counterCells;// 计数数组。

首先是有参结构,这里如果是

ConcurrentHashMap chm = new ConcurrentHashMap(15);

那么其实容量不是 15,而是 32;

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
                   MAXIMUM_CAPACITY :
                   tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));
        this.sizeCtl = cap;
    }

从这里能够看出是看 tableSizeFor 这个办法的,15+7+1=23;

private static final int tableSizeFor(int c) {
        int n = c - 1;//23-1=22  0b10110
        n |= n >>> 1;// 10110 | 01011 = 11111, 上面都是 11111 也就是 31
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;//31+1 =  32
    }

所以这就是最初的容量,为 32,也就是有参的参数的两倍最近的 2 的次方数。

接下来就将 put 办法

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {//onlyIfAbsent 跟 hashmap 一样,就是判断是否要笼罩,默认为 false,笼罩。if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();//// 这句话能够看出,ConcurrentHashMap 中不容许存在空值,这个是跟 HashMap 的区别之一 // 通过这个机制,咱们能够通过 get 办法获取一个 key,如果抛出异样,阐明这个 key 不存在
        int hash = spread(key.hashCode());// 这个办法就相当于基于计算 hash 值。int binCount = 0;// 这个是记录这个桶的元素个数,目标是用它来判断是否须要转换红黑树,for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
        // 状况一:如果数组为空或者长度为 0,进行初始化工作
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
        // 状况二:如果获取的地位的节点为空,阐明是首节点插入状况,也就是该桶地位没有元素,利用 cas 将元素增加。else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,//cas 加自旋(和外侧的 for 形成自旋循环),保障元素增加平安
                             new Node<K,V>(hash, key, value, null)))// 如果加胜利了,那么就 break,否则再通过 for 的死循环进行判断
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
        // 状况三:如果 hash 计算失去的桶的地位元素的 hash 值为 moved,也就是 -1,证实正在扩容,那么就帮助扩容。else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
         //hash 计算的桶地位元素不为空,且以后没有处于扩容操作,进行元素增加
        // 状况四:这个桶有元素,则执行插入操作,有两种可能,一是这个桶对应的链表没有雷同的 key,那么久再链表尾插入 node 节点,而是有雷同的 key,那么久替换其 value。else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) { // 对以后桶进行加锁,保障线程平安,执行元素增加操作 // 将桶地位的元素锁住,那么在该桶位中的链表或者红黑树进行增加元素的话,就是平安的,只有这个线程拿住了这个锁
                    if (tabAt(tab, i) == f) {// 因为增加元素之后可能链表曾经变成红黑树了,那么这个 f 就可能变动了。所以要再进行判断。if (fh >= 0) {// 阐明是一般链表节点
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {// 进行节点判断,如果都一样,那么笼罩旧值。oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {// 尾插法,如果 e 的下一个不是 null,那么循环会让 pred 变成 e,直到最初节点,此时 e 的下一个为 null 的话
                            // 那么也就是 pred 下一个为 null,那么插入到 pred 下一个即可。pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) { // 树节点,将元素增加到红黑树中
                            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)// 链表长度大于 / 等于 8,有可能将链表转成红黑树,因为在 treeifyBin(tab, i); 办法中还有一个判断数组长度是否小于 64 的判断,如果小于 64,就不会
                // 树化。只是数组扩容。treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null) // 如果是反复键,间接将旧值返回
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);// 增加的是新元素,保护汇合长度,并判断是否要进行扩容操作
        return null;
    }

总结:并发 map,jdk1.8 的状况下,底层跟 hashmap 一样,也是数组加链表加红黑树。

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正文完
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