Java - ConcurrentHashMap的原理

Java - ConcurrentHashMap的原理

**这是JDK1.7的实现**

ConcurrentHashMap 类中包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment。

HashEntry 用来封装映射表的键 / 值对；Segment 用来充当锁的角色，每个 Segment 对象守护整个散列映射表的若干个桶。每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表。

一个 ConcurrentHashMap 实例中包含由若干个 Segment 对象组成的数组。HashEntry 用来封装散列映射表中的键值对。

在 HashEntry 类中，key，hash 和 next 域都被声明为 final 型，value 域被声明为 volatile 型。



Segment --->桶（bucket）--->HashEntry

static final class HashEntry<K,V> {
       final K key;                       // 声明 key 为 final 型
       final int hash;                   // 声明 hash 值为 final 型
       volatile V value;                 // 声明 value 为 volatile 型
       final HashEntry<K,V> next;      // 声明 next 为 final 型
 
       HashEntry(K key, int hash, HashEntry<K,V> next, V value) {
           this.key = key;
           this.hash = hash;
           this.next = next;
           this.value = value;
       }
}

在ConcurrentHashMap 中，在散列时如果产生“碰撞”，将采用“分离链接法（链表法）”来处理“碰撞”：把“碰撞”的 HashEntry 对象链接成一个链表。由于 HashEntry 的 next 域为 final 型，所以新节点只能在链表的表头处插入。 下图是在一个空桶中依次插入 A，B，C 三个 HashEntry 对象后的结构图：

图1. 插入三个节点后桶的结构示意图：

注意：由于只能在表头插入，所以链表中节点的顺序和插入的顺序相反。

Segment 类继承于 ReentrantLock 类，从而使得 Segment 对象能充当锁的角色。每个 Segment 对象用来守护其（成员对象 table 中）包含的若干个桶。

Concurrenthashmap线程安全的，1.7是在jdk1.7中采用Segment + HashEntry的方式进行实现的，lock加在Segment上面。1.7size计算是先采用不加锁的方式，连续计算元素的个数，最多计算3次：

1、如果前后两次计算结果相同，则说明计算出来的元素个数是准确的；

2、如果前后两次计算结果都不同，则给每个Segment进行加锁，再计算一次元素的个数；

1.8中放弃了Segment臃肿的设计，取而代之的是采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全进行实现，1.8中使用一个volatile类型的变量baseCount记录元素的个数，当插入新数据或则删除数据时，会通过addCount()方法更新baseCount，通过累加baseCount和CounterCell数组中的数量，即可得到元素的总个数；