1.HashMapãHashTableãConcurrentHashMapçåçä¸åºå«
2.å¦ä½å¨javaä¸ä½¿ç¨ConcurrentHashMap
3.面试篇-ConcurrentHashMap的线程安全实现原理及应用
4.ä¸å¾äºè§£ConcurrentHashMapåºå±åç
5.ç®å说说ConcurrentSkipListMap
6.concurrenthashmap1.8源码如何详细解析?
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ä»ç±»å¾ä¸å¯ä»¥çåºæ¥å¨åå¨ç»æä¸ConcurrentHashMapæ¯HashMapå¤åºäºä¸ä¸ªç±»SegmentãConcurrentHashMapæ¯ç±Segmentæ°ç»ç»æåHashEntryæ°ç»ç»æç»æãSegmentæ¯ä¸ä¸ªå¯éå ¥éï¼ReentrantLockï¼ï¼å¨ConcurrentHashMapéæ®æ¼éçè§è²ï¼HashEntryåç¨äºåå¨é®å¼å¯¹æ°æ®ãä¸ä¸ªConcurrentHashMapéå å«ä¸ä¸ªSegmentæ°ç»ãSegmentçç»æåHashMap类似ï¼æ¯ä¸ç§æ°ç»åé¾è¡¨ç»æãä¸ä¸ªSegmentéå å«ä¸ä¸ªHashEntryæ°ç»ï¼æ¯ä¸ªHashEntryæ¯ä¸ä¸ªé¾è¡¨ç»æçå ç´ ï¼æ¯ä¸ªSegmentå®æ¤çä¸ä¸ªHashEntryæ°ç»éçå ç´ ãå½å¯¹HashEntryæ°ç»çæ°æ®è¿è¡ä¿®æ¹æ¶ï¼å¿ é¡»é¦å è·å¾ä¸å®å¯¹åºçsegmentéã
ConcurrentHashMapæ¯ä½¿ç¨äºéå段ææ¯æ¥ä¿è¯çº¿ç¨å®å ¨çã
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ConcurrentHashMapæä¾äºä¸HashtableåSynchronizedMapä¸åçéæºå¶ãHashtableä¸éç¨çéæºå¶æ¯ä¸æ¬¡éä½æ´ä¸ªhash表ï¼ä»èå¨åä¸æ¶å»åªè½ç±ä¸ä¸ªçº¿ç¨å¯¹å ¶è¿è¡æä½ï¼èConcurrentHashMapä¸åæ¯ä¸æ¬¡éä½ä¸ä¸ªæ¡¶ã
Hashtable容å¨å¨ç«äºæ¿çç并åç¯å¢ä¸è¡¨ç°åºæçä½ä¸çåå æ¯å 为ææ访é®Hashtableç线ç¨é½å¿ é¡»ç«äºåä¸æéï¼åå¦å®¹å¨éæå¤æéï¼æ¯ä¸æéç¨äºé容å¨å ¶ä¸ä¸é¨åæ°æ®ï¼é£ä¹å½å¤çº¿ç¨è®¿é®å®¹å¨éä¸åæ°æ®æ®µçæ°æ®æ¶ï¼çº¿ç¨é´å°±ä¸ä¼åå¨éç«äºï¼ä»èå¯ä»¥æææé«å¹¶å访é®æçï¼è¿å°±æ¯ConcurrentHashMapæ使ç¨çéå段ææ¯ãé¦å å°æ°æ®åæä¸æ®µä¸æ®µåå¨ï¼ç¶åç»æ¯ä¸æ®µæ°æ®é ä¸æéï¼å½ä¸ä¸ªçº¿ç¨å ç¨é访é®å ¶ä¸ä¸ä¸ªæ®µæ°æ®çæ¶åï¼å ¶å®æ®µçæ°æ®ä¹è½è¢«å ¶å®çº¿ç¨è®¿é®ã
å¦ä½å¨javaä¸ä½¿ç¨ConcurrentHashMap
åèå¦ä¸å 容:
ConcurrentHashMapéçæ¹å¼æ¯ç¨å¾®ç»ç²åº¦çã ConcurrentHashMapå°hash表å为个桶ï¼é»è®¤å¼ï¼ï¼è¯¸å¦get,put,removeç常ç¨æä½åªéå½åéè¦ç¨å°ç桶ã
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ä¸é¢åæConcurrentHashMapçæºç ã主è¦æ¯åæå ¶ä¸çSegmentãå 为æä½åºæ¬ä¸é½æ¯å¨Segmentä¸çãå çSegmentå é¨æ°æ®çå®ä¹ã
面试篇-ConcurrentHashMap的线程安全实现原理及应用
面试中常常涉及的ConcurrentHashMap,它是Java中一个重要的线程安全数据结构。不同于非线程安全的HashMap,ConcurrentHashMap允许多线程同时操作,无需额外的同步措施。其工作原理基于哈希函数将键映射到桶,仙桃软件源码结合链表或红黑树等数据结构处理哈希冲突,关键在于采用了分段锁机制。
分段锁将散列表划分为多个独立的段,每个段都有自己的锁。这意味着当一个线程修改某个桶时,只会锁定对应的段,而不是php登陆系统源码整个表。这样,多个线程可以并发访问和修改不同段,极大地提高了并发性能,保证了线程间的协作安全。
与HashMap相比,ConcurrentHashMap的扩容机制有所不同。当存储元素数量达到阈值,它会自动扩展容量,同时确保在扩容过程中,新添加的键值对会被插入到新的桶,而非旧的。这一过程不会阻塞其他线程,google浏览器 源码确保了并发访问的连续性。
总的来说,面试时了解ConcurrentHashMap的线程安全实现原理及其与HashMap的区别,有助于深入理解其在多线程环境中的高效应用。
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ãTreeNodeï¼hash>0ï¼ä¸ºçº¢é»æ å ·ä½èç¹ãTreeBinçroot代表红é»æ çæ ¹èç¹ï¼first代表ååé¾è¡¨ç第ä¸ä¸ªèç¹
ãååé¾è¡¨ï¼æ建红é»æ æ¶è¿ç»´æ¤äºä¸ä¸ªååé¾è¡¨ï¼å ¶ç®ç为ï¼(1)å½å¹¶åå读åä¸é¢çº¢é»æ çæ¶åï¼è¯»çº¿ç¨å¤æå°æ线ç¨æ£ææåéï¼é£ä¹ä¼è·å»è¯»åååé¾è¡¨ï¼é¿å å 为并åå读导è´è¯»çº¿ç¨çå¾ æé»å¡ã(2)å½æ©å®¹çæ¶åï¼ä¼å»éåååé¾è¡¨ï¼éæ°è®¡ç®èç¹hashï¼æ ¹æ®æ°çhashå¤ææ¾å¨æ°æ°ç»çé«ä½è¿æ¯å°ä½
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ç®å说说ConcurrentSkipListMap
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è·³è·è¡¨çæ§è´¨å¦ä¸ï¼
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è·³è·è¡¨ConcurrentSkipListMapçæ°æ®ç»æå¦ä¸å¾æ示ï¼ä¸å¾ä¸å ±æä¸å±ç´¢å¼ï¼æåºä¸ä¸ºæ°æ®èç¹ï¼åä¸å±ç´¢å¼ä¸ï¼ç´¢å¼èç¹ä¹é´ä½¿ç¨rightæéç¸è¿ï¼ä¸å±ç´¢å¼èç¹çdownæéæåä¸å±çç´¢å¼èç¹ã
æºç åææ ¸å¿å段åæhead æå node(BASE_HEADER) ç顶å±ç´¢å¼ã
/***Thetopmostheadindexoftheskiplist.*/privatetransientvolatileHeadIndex<K,V>head;BASE_HEADER 头ç»ç¹ï¼å³æ顶å±ç´¢å¼ç头èç¹çvalueå¼
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()Node éæå é¨ç±»ï¼å³æ°æ®èç¹
/***æ°æ®èç¹*/staticfinalclassNode<K,V>{ finalKkey;//æ°æ®èç¹çkeyvolatileObjectvalue;//æ°æ®èç¹çvaluevolatileNode<K,V>next;//æåä¸ä¸ä¸ªæ°æ®èç¹/***Createsanewregularnode.*/Node(Kkey,Objectvalue,Node<K,V>next){ this.key=key;this.value=value;this.next=next;}}Index éæå é¨ç±»ï¼å³æ®éç´¢å¼èç¹
/***æ®éç´¢å¼èç¹*/staticclassIndex<K,V>{ finalNode<K,V>node;//ç´¢å¼èç¹æåçæ°æ®èç¹finalIndex<K,V>down;//å½åç´¢å¼èç¹çæ£ä¸æ¹ç´¢å¼èç¹volatileIndex<K,V>right;//å½åç´¢å¼èç¹çå³ç´¢å¼èç¹/***Createsindexnodewithgivenvalues.*/Index(Node<K,V>node,Index<K,V>down,Index<K,V>right){ this.node=node;this.down=down;this.right=right;}}HeadIndex éæå é¨ç±»ï¼å³å½å级å«ç´¢å¼ç头èç¹
/***å½å级å«ç´¢å¼ç头èç¹*/staticfinalclassHeadIndex<K,V>extendsIndex<K,V>{ finalintlevel;//æå¤ç´¢å¼çº§å«/***nodeï¼å½åç´¢å¼æåçæ°æ®èç¹*downï¼å½åç´¢å¼èç¹çæ£ä¸æ¹ç´¢å¼èç¹*rightï¼å½åç´¢å¼èç¹çå³ç´¢å¼èç¹*levelï¼å½åç´¢å¼å¤´èç¹æå¤çç´¢å¼çº§å«*/HeadIndex(Node<K,V>node,Index<K,V>down,Index<K,V>right,intlevel){ super(node,down,right);this.level=level;}}æ¥è¯¢æ ¹æ®æå®çkeyæ¥è¯¢èç¹ï¼æºç å¦ä¸ï¼
publicVget(Objectkey){ //è°ç¨doGetæ¹æ³returndoGet(key);}/***çæ£å®ç°æ¥è¯¢æ¹æ³*/privateVdoGet(Objectkey){ if(key==null)thrownewNullPointerException();Comparator<?superK>cmp=comparator;outer:for(;;){ for(Node<K,V>b=findPredecessor(key,cmp),n=b.next;;){ Objectv;intc;if(n==null)breakouter;Node<K,V>f=n.next;if(n!=b.next)//inconsistentreadbreak;if((v=n.value)==null){ //nisdeletedn.helpDelete(b,f);break;}if(b.value==null||v==n)//bisdeletedbreak;if((c=cpr(cmp,key,n.key))==0){ @SuppressWarnings("unchecked")Vvv=(V)v;returnvv;}if(c<0)breakouter;b=n;n=f;}}returnnull;}å¨ä¸è¿°ä»£ç ä¸ï¼outerå¤çforèªæä¸ï¼é¦å æ¥çfindPredecessorï¼æ¥è¯¢æå®keyèç¹çå驱èç¹ã该æ¹æ³å¨ä¸é¢ç好å¤å°æ¹ä¼è°ç¨ï¼ä¾å¦æå ¥å ç´ ï¼å é¤å ç´ ä»¥åå é¤å ç´ å¯¹åºçç´¢å¼æ¶é½ä¼è°ç¨ã
findPredecessoræ¹æ³æºç å¦ä¸ï¼
/***ä½ç¨1ï¼æ¾å°key对åºèç¹çå驱èç¹ï¼ä¸ä¸å®çççå驱èç¹ï¼ä¹å¯è½æ¯å驱ç»ç¹çå驱èç¹*ä½ç¨2ï¼å é¤æ æçç´¢å¼ï¼å³è¦å é¤èç¹æ¶ï¼å°èç¹çç´¢å¼ä¹å é¤æ*/privateNode<K,V>findPredecessor(Objectkey,Comparator<?superK>cmp){ if(key==null)thrownewNullPointerException();//don'tpostponeerrorsfor(;;){ //r为qèç¹çå³æéæåçèç¹ï¼r为å½åæ¯è¾èç¹,æ¯æ¬¡é½æ¯è¾rèç¹çkeyè·æ¥æ¾çkeyç大å°å ³ç³»for(Index<K,V>q=head,r=q.right,d;;){ if(r!=null){ Node<K,V>n=r.node;Kk=n.key;//该èç¹å·²ç»å é¤ï¼éè¦å é¤å ¶å¯¹åºçç´¢å¼if(n.value==null){ //该èç¹å·²ç»å é¤ï¼éè¦å é¤å ¶å¯¹åºçç´¢å¼if(!q.unlink(r))break;//restartr=q.right;//rereadrcontinue;}//å½åæ¥æ¾çkeyæ¯rèç¹çkey大ï¼æ以rãqèç¹é½åå³ç§»å¨if(cpr(cmp,key,k)>0){ q=r;r=r.right;continue;}}//å½qçä¸æ¹ç´¢å¼èç¹ä¸ºç©ºï¼å说æå·²ç»å°æ°æ®èç¹å±äºï¼éè¦éåºè¿è¡åç»æ¥æ¾å¤çif((d=q.down)==null)returnq.node;/***æ¤æ¶å½åæ¥æ¾çkeyå°äºrèç¹çkeyï¼éè¦å¾ä¸ä¸çº§ç´¢å¼æ¥æ¾*dèç¹èµå¼ä¸ºä¸ºqèç¹ä¸ºæ£ä¸æ¹èç¹ï¼å³ä¸ä¸çº§ç´¢å¼çæ£ä¸æ¹èç¹*/q=d;r=d.right;}}}findPredecessoræ¹æ³çæ¥æ¾è¿ç¨å¾ç¤ºå¦ä¸ï¼å设è¦æ¥æ¾èç¹6
ç±äºå½årèç¹çkeyæ¯æ¥è¯¢çkeyå°ï¼æ以ï¼rãqèç¹é½åå³ç§»å¨ï¼å³æ§è¡å¦ä¸ä»£ç ï¼
//å½åæ¥æ¾çkeyæ¯rèç¹çkey大ï¼æ以rãqèç¹é½åå³ç§»å¨if(cpr(cmp,key,k)>0){ q=r;r=r.right;continue;}æ¤æ¶rèç¹æåçæ°æ®èç¹ä¸ºï¼èç¹çkeyæ¯6èç¹çkey大ï¼æ¤æ¶éè¦æ§è¡å¦ä¸ä»£ç ï¼
/***æ¤æ¶å½åæ¥æ¾çkeyå°äºrèç¹çkeyï¼éè¦å¾ä¸ä¸çº§ç´¢å¼æ¥æ¾*dèç¹èµå¼ä¸ºä¸ºqèç¹ä¸ºæ£ä¸æ¹èç¹ï¼å³ä¸ä¸çº§ç´¢å¼çæ£ä¸æ¹èç¹*/q=d;r=d.right;æ¤æ¶rèç¹æåçæ°æ®èç¹ä¸º5ï¼5èç¹çkeyæ¯6èç¹çkeyå°ï¼qãrèç¹åå³ç§»å¨ï¼å¦ä¸å¾æ示
æ¤æ¶rèç¹æåçæ°æ®èç¹ä¸ºï¼èç¹çkeyæ¯6èç¹çkey大ï¼åçéè¦å¾ä¸çº§ç´¢å¼èµ°ï¼å¦ä¸å¾æ示ï¼
æ¤æ¶rèç¹æåçæ°æ®èç¹ä¸ºï¼èç¹çkeyæ¯6èç¹çkey大ï¼åçéè¦å¾ä¸çº§ç´¢å¼èµ°ï¼ä½æ¯æ¤æ¶ä¸ä¸çº§ç´¢å¼ä¸ºç©ºäºï¼å³(d = q.down) == nulläºï¼æ¤æ¶æ§è¡ç代ç å¦ä¸ï¼ è¿åqç´¢å¼æåçèç¹ï¼å³è¿åèç¹5.
//å½qçä¸æ¹ç´¢å¼èç¹ä¸ºç©ºï¼å说æå·²ç»å°æ°æ®èç¹å±äºï¼éè¦éåºè¿è¡åç»æ¥æ¾å¤çif((d=q.down)==null)returnq.node;以ä¸å°±æ¯æ¹æ³findPredecessorçæ¥æ¾æµç¨ï¼å±ä»¬æ¥ç继ç»çä¸é¢çdoGetæ¹æ³
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()0é¦å åå§åbãnãfä¸ä¸ªèç¹ï¼å¦ä¸å¾æ示
åç°æ¤æ¶nèç¹æåçèç¹å°±æ¯è¦æ¥è¯¢çèç¹ï¼äºæ¯æ§è¡å¦ä¸ä»£ç ï¼
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()1ç´æ¥è¿ånèç¹çvalueå¼ãæ¥è¯¢æä½å®æã
æå ¥è·³è·è¡¨çæå ¥æä½å以ä¸åç§æ åµï¼
æ åµ1ï¼è·³è·è¡¨å åå¨keyä¸è´å ç´ ï¼åæ¿æ¢
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æ åµ3ï¼æå ¥æ°å ç´ ï¼éè¦ç»æ°å ç´ çæç´¢å¼èç¹ï¼ä¸ç´¢å¼é«åº¦ < maxLevel
æ åµ4ï¼æå ¥æ°å ç´ ï¼éè¦ç»æ°å ç´ çæç´¢å¼èç¹ï¼ä¸ç´¢å¼é«åº¦ > maxLevel
æºç å¦ä¸ï¼
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()2é¦å è¿æ¯è·æ¥è¯¢æä½ç±»ä¼¼ï¼è°ç¨findPredecessoræ¹æ³å æ¥æ¾å°å¾ æå ¥keyçå驱èç¹ï¼ä¸¾ä¸ªä¾åï¼ä¾å¦æ们æ³è¦æå ¥èç¹7ï¼å¦ä¸å¾æ示ï¼
æ¥çè·æ¥è¯¢æä½ä¸æ ·çæ¥éª¤å¦ä¸ï¼ç´æ¥çå¾ï¼
æ¤æ¶rèç¹æåæ°æ®èç¹1ï¼èç¹1çkeyå°äºå¾ æå ¥çèç¹7çkeyï¼äºæ¯èç¹qãråæ¶åå³ç§»å¨ã
æ¤æ¶rèç¹æåæ°æ®èç¹ï¼èç¹çkey大äºå¾ æå ¥èç¹7çkeyï¼äºæ¯å¾ä¸ä¸å±ç´¢å¼ç»§ç»æ¥æ¾ï¼æ§è¡ç代ç å¦ä¸ï¼
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()3åé¢çæä½ç±»ä¼¼
æ¤æ¶rèç¹çkey大äºå¾ æå ¥çèç¹6çkeyï¼ä½æ¯qèç¹çdownæé已为空ï¼æ¤æ¶ç´æ¥è¿åqèç¹æåçèç¹5ã
æ¥çåå°doPutæ¹æ³ï¼å æ¥æ¥çouter循ç¯ï¼å¦ä¸ï¼
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()4é¦å åå§åä¸ä¸ªèç¹bãnãfï¼nèç¹ä¸ºbèç¹çä¸ä¸ä¸ªèç¹ï¼èfèç¹ä¸ºnèç¹çä¸ä¸ä¸ªèç¹ï¼å¦ä¸å¾æ示
æ¥çæ¯è¾èç¹nä¸å¾ æå ¥çkeyç大å°ï¼æ¤æ¶nèç¹çkeyå°äºå¾ æå ¥èç¹çkeyï¼äºæ¯bãnãfä¸ä¸ªèç¹ååä¸ç§»å¨å¦ä¸å¾æ示
æ¤æ¶nèç¹çkey大äºå¾ æå ¥çkeyï¼æ¤æ¶æ§è¡å¦ä¸ä»£ç ï¼éè¿casæ¹å¼ä¿®æ¹bèç¹çä¸ä¸ä¸ªèç¹ä¸ºzèç¹ï¼æ¥çè·³åºouter循ç¯ã
/***Specialvalueusedtoidentifybase-levelheader*/privatestaticfinalObjectBASE_HEADER=newObject()5ç¶åæ们ç¥édoPutå©ä¸ç代ç æ éå°±æ¯å¤ææ¯å¦ç»æ°æå ¥çèç¹zå建索å¼ï¼å¦æéè¦å建对åºçç´¢å¼ã
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concurrenthashmap1.8源码如何详细解析?
ConcurrentHashMap在JDK1.8的线程安全机制基于CAS+synchronized实现,而非早期版本的分段锁。
在JDK1.7版本中,ConcurrentHashMap采用分段锁机制,包含一个Segment数组,每个Segment继承自ReentrantLock,并包含HashEntry数组,每个HashEntry相当于链表节点,jsp新闻管理系统源码用于存储key、value。默认支持个线程并发,每个Segment独立,互不影响。
对于put流程,与普通HashMap相似,首先定位至特定的Segment,然后使用ReentrantLock进行操作,后续过程与HashMap基本相同。
get流程简单,通过hash值定位至segment,easyui1.32源码翻译再遍历链表找到对应元素。需要注意的是,value是volatile的,因此get操作无需加锁。
在JDK1.8版本中,线程安全的关键在于优化了put流程。首先计算hash值,遍历node数组。若位置为空,则通过CAS+自旋方式初始化。
若数组位置为空,尝试使用CAS自旋写入数据;若hash值为MOVED,表示需执行扩容操作;若满足上述条件均不成立,则使用synchronized块写入数据,同时判断链表或转换为红黑树进行插入。链表操作与HashMap相同,链表长度超过8时转换为红黑树。
get查询流程与HashMap基本一致,通过key计算位置,若table对应位置的key相同则返回结果;如为红黑树结构,则按照红黑树规则获取;否则遍历链表获取数据。
ConcurrentHashMap确实很复杂,这样学源码才简单
ConcurrentHashMap相较于HashMap在实现上更为复杂,主要涉及多线程环境下的并发安全、同步和锁的概念。虽然HashMap的原理主要围绕数组、链表、哈希碰撞和扩容,但在多线程场景下,这些知识还不够,需要对并发和同步有深入理解。
在实际编程中,HashMap经常被使用,而ConcurrentHashMap的使用频率却相对较低,这使得学习它的门槛变高。学习ConcurrentHashMap之前,关键在于理解HashMap的基本实现,特别是它在非线程安全情况下的操作,如数组初始化和putVal()方法。
HashMap的线程不安全问题主要表现在数组的懒加载和带if判断的put操作上,这可能导致数据一致性问题。为了解决这些问题,像HashTable和Collections.synchronizedMap()通过synchronized关键字加锁,但会导致性能下降。ConcurrentHashMap引入了CAS(Compare And Swap)技术,比如在initTable()方法中,通过volatile修饰的成员变量保证了数组初始化的线程安全。
ConcurrentHashMap在数组初始化、下标为空时使用CAS,而在有冲突时切换到synchronized,降低了锁的粒度,以提高效率。扩容是ConcurrentHashMap的难点,需要处理新旧数组的同步迁移问题,通过helpTransfer()方法和transfer()方法来确保线程安全。
总结来说,学习ConcurrentHashMap不仅是对HashMap知识的扩展,更是进入并发编程世界的重要一步。面试时,如果只问基本数据结构,那可能只需要了解HashMap;但若深入到ConcurrentHashMap,就涉及到了并发编程的核心技术,如CAS、同步和锁的管理。