摘要：因?yàn)樵诙嗑€程情況下無法判斷返回一個(gè)值到底是為還是為是非多線程的，所以可以為何為
什么是concurrenthashmap
concurrenthashmap（簡(jiǎn)稱chm） 是java1.5新引入的java.util.concurrent包的成員，作為hashtable的替代。為什么呢，hashtable采用了同步整個(gè)方法的結(jié)構(gòu)。雖然實(shí)現(xiàn)了線程安全但是性能也就大大降低了 而hashmap呢，在并發(fā)情況下會(huì)很容易出錯(cuò)。所以也促進(jìn)了安全并且能在多線程中使用的concurrenthashmap
如何實(shí)現(xiàn)concurrenthashmap
首先來看看構(gòu)造方法吧
這是最底層的構(gòu)造方法
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
// Find power-of-two sizes best matching arguments
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;//代表ssize轉(zhuǎn)換的次數(shù)
ssize <<= 1;
}
this.segmentShift = 32 - sshift;//目前不知道有什么用，是在后來的segment定位中使用
this.segmentMask = ssize - 1;//segment定位使用
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
// create segments and segments[0]
Segment s0 =
new Segment(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry[])new HashEntry[cap]);
Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
這里我想和hashmap對(duì)比來分析，因?yàn)樗麄冮L得很像，hashmap是entry[]，而chm就是segments[].可以說每一個(gè)segment都是一個(gè)hashmap，想要進(jìn)入segment還需要獲取對(duì)應(yīng)的鎖。默認(rèn)conccurrenthashmap的segment數(shù)是16.每個(gè)segment內(nèi)的hashentry數(shù)組大小也是16個(gè)。threadshord是16*0.75
chm如何定位
先看看chm的hash方法
private int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if ((0 != h) && (k instanceof String)) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
// Spread bits to regularize both segment and index locations,
// using variant of single-word Wang/Jenkins hash.
h += (h << 15) ^ 0xffffcd7d;
h ^= (h >>> 10);
h += (h << 3);
h ^= (h >>> 6);
h += (h << 2) + (h << 14);
return h ^ (h >>> 16);
}
這里對(duì)key的hash值再哈希了一次。使用的方法是wang/jenkins的哈希算法,這里再hash是為了減少hash沖突。如果不這樣做的話，會(huì)出現(xiàn)大多數(shù)值都在一個(gè)segment上，這樣就失去了分段鎖的意義。
以上代碼只是算出了key的新的hash值，但是怎么用這個(gè)hash值定位呢
如果我們要取得一個(gè)值，首先我們肯定需要先知道哪個(gè)segment，然后再知道hashentry的index，最后一次循環(huán)遍歷該index下的元素
確定segment，：(h >>> segmentShift) & segmentMask。默認(rèn)使用h的前4位，segmentMask為15
確定index：(tab.length - 1) & h hashentry的長度減1，用之前確定了sement的新h計(jì)算
循環(huán)：for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
e != null; e = e.next)
比較：if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
chm取得元素
public V get(Object key) {
Segment s; // manually integrate access methods to reduce overhead
HashEntry[] tab;
int h = hash(key);
long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
(tab = s.table) != null) {
for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
e != null; e = e.next) {
K k;
if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
}
}
return null;
}
如果我們要取得一個(gè)值，首先我們肯定需要先知道哪個(gè)segment，然后再知道hashentry的index，最后一次循環(huán)遍歷該index下的元素
確定segment，：(h >>> segmentShift) & segmentMask。默認(rèn)使用h的前4位，segmentMask為15
確定index：(tab.length - 1) & h hashentry的長度減1，用之前確定了sement的新h計(jì)算
循環(huán)：for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);e != null; e = e.next)
比較：if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
chm 存放元素
public V put(K key, V value) {
Segment s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
}
在jdk中，native方法的實(shí)現(xiàn)是沒辦法看的，請(qǐng)下載openjdk來看。在put方法中實(shí)際是需要判斷是否需要擴(kuò)容的
擴(kuò)容的時(shí)機(jī)選在閥值（threadshold）裝滿時(shí)，而不像hashmap是在裝入后，再判斷是否裝滿并擴(kuò)容
這里就是concurrenthashmap的高明之處，有可能會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)容后就沒有新數(shù)據(jù)的情況
concrrenthashmap 容量判斷
public int size() {
final Segment[] segments = this.segments;
int size;
boolean overflow; // true if size overflows 32 bits
long sum; // sum of modCounts
long last = 0L; // previous sum
int retries = -1; // first iteration isn"t retry
try {
for (;;) {
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock(); // force creation
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
sum += seg.modCount;
int c = seg.count;
if (c < 0 || (size += c) < 0)
overflow = true;
}
}
if (sum == last)
break;
last = sum;
}
} finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}
這段代碼寫的真巧妙，在統(tǒng)計(jì)concurrenthashmap的數(shù)量時(shí)，有多線程情況，但是并不是一開始就鎖住修改結(jié)構(gòu)的方法，比如put，remove等
先執(zhí)行一次統(tǒng)計(jì)，然后在執(zhí)行一次統(tǒng)計(jì)，如果兩次統(tǒng)計(jì)結(jié)果都一樣，則沒問題。反之就鎖修改結(jié)構(gòu)的方法。這樣做效率會(huì)高很多，在統(tǒng)計(jì)的時(shí)候查詢依舊可以進(jìn)行
chm是否為空判斷
public boolean isEmpty() {
long sum = 0L;
final Segment[] segments = this.segments;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
if (seg.count != 0)
return false;
sum += seg.modCount;
}
}
if (sum != 0L) { // recheck unless no modifications
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
if (seg.count != 0)
return false;
sum -= seg.modCount;
}
}
if (sum != 0L)
return false;
}
return true;
}
即使在空的情況下也不能僅僅只靠segment的計(jì)數(shù)器來判斷，還是因?yàn)槎嗑€程，count的值隨時(shí)在變，所以追加判斷
modcount前后是否一致，如果一致，說明期間沒有修改。
chm刪除元素
final V remove(Object key, int hash, Object value) {
if (!tryLock())
scanAndLock(key, hash);
V oldValue = null;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry e = entryAt(tab, index);
HashEntry pred = null;
while (e != null) {
K k;
HashEntry next = e.next;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
V v = e.value;
if (value == null || value == v || value.equals(v)) {
if (pred == null)
setEntryAt(tab, index, next);
else
pred.setNext(next);
++modCount;
--count;
oldValue = v;
}
break;
}
pred = e;
e = next;
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}
思考
1.hashmap的默認(rèn)大小是1<<4,即16，但是concurrenthashmap卻直接16.
2.（k << SSHIFT) + SBASE 這段話我是真沒懂，定位的時(shí)候會(huì)用
3.get方法中直接寫的定位方法，為什么不像remove一樣調(diào)用segmentforhash呢
4.concurrenthashmap和hashtable不能允許key或者value為null。因?yàn)樵诙嗑€程情況下無法判斷返回一個(gè)null值到底是key為null還是value為null
hashmap是非多線程的，所以可以key為null何value為null
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