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Java8中的ConcurrentHashMap源代碼的詳細分析

猿友 2021-08-04 11:26:42 瀏覽數(shù) (1770)
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ConcurrentHashMap 是 HashMap 的一個線程安全,支持高效并發(fā)的一個版本。下面,我們就通過 Java 中源代碼,來詳細地解析一下 ConcurrentHashMap 的內容。

 一、容器初始化

1、源碼分析

在jdk8的ConcurrentHashMap中一共有5個構造方法,這四個構造方法中都沒有對內部的數(shù)組做初始化, 只是對一些變量的初始值做了處理

jdk8的ConcurrentHashMap的數(shù)組初始化是在第一次添加元素時完成

// 沒有維護任何變量的操作,如果調用該方法,數(shù)組長度默認是16
public ConcurrentHashMap() {
}
// 傳遞進來一個初始容量,ConcurrentHashMap會基于這個值計算一個比這個值大的2的冪次方數(shù)作為初始容量
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
               MAXIMUM_CAPACITY :
               tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));// 此處的初始容量計算結果為傳入的容量 + 傳入的容量的一半 + 1
    this.sizeCtl = cap;
}

注意,調用這個方法,得到的初始容量和HashMap以及jdk7的ConcurrentHashMap不同,即使你傳遞的是一個2的冪次方數(shù),該方法計算出來的初始容量依然是比這個值大的2的冪次方數(shù)

// 調用四個參數(shù)的構造
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}
// 計算一個大于或者等于給定的容量值,該值是2的冪次方數(shù)作為初始容量
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor, int concurrencyLevel) {
    if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many bins
        initialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threads
    long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
    int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
        MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
    this.sizeCtl = cap;
}
// 基于一個Map集合,構建一個ConcurrentHashMap
// 初始容量為16
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;
    putAll(m);
}

2、sizeCtl含義解釋

注意:以上這些構造方法中,都涉及到一個變量sizeCtl,這個變量是一個非常重要的變量,而且具有非常豐富的含義,它的值不同,對應的含義也不一樣,這里我們先對這個變量不同的值的含義做一下說明,后續(xù)源碼分析過程中,進一步解釋

sizeCtl為0,代表數(shù)組未初始化, 且數(shù)組的初始容量為16

sizeCtl為正數(shù),如果數(shù)組未初始化,那么其記錄的是數(shù)組的初始容量,如果數(shù)組已經(jīng)初始化,那么其記錄的是數(shù)組的擴容閾值

sizeCtl為-1,表示數(shù)組正在進行初始化

sizeCtl小于0,并且不是-1,表示數(shù)組正在擴容, -(1+n),表示此時有n個線程正在共同完成數(shù)組的擴容操作

3、其他屬性含義

代表整個哈希表

transient volatile Node<K,V>[] table;

用于哈希表擴容,擴容完成后會被重置為null。

private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;

baseCount和counterCells一起保存著整個哈希表中存儲的所有的結點的個數(shù)總和。

private transient volatile long baseCount;
private transient volatile CounterCell[] counterCells;

二、添加安全

1、源碼分析

1.1、添加元素put/putVal方法

public V put(K key, V value) {
    return putVal(key, value, false);
}
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    // 如果有空值或者空鍵,直接拋異常
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    // 基于key計算hash值,并進行一定的擾動,這里計算的hash一定是正數(shù),因為與7FFFFFFF進行了位與運算,負數(shù)的hash值另有他用
    int hash = spread(key.hashCode());
    // 記錄某個桶上元素的個數(shù),如果超過8個(并且table長度>=64),會轉成紅黑樹
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        // 如果數(shù)組還未初始化,先對數(shù)組進行初始化
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
	    // 如果hash計算得到的桶位置沒有元素,利用cas將元素添加
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            // cas+自旋(和外側的for構成自旋循環(huán)),保證元素添加安全
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        // 如果hash計算得到的桶位置元素的hash值為MOVED(-1),證明正在擴容,那么協(xié)助擴容
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        else {
            // hash計算的桶位置元素不為空,且當前沒有處于擴容操作,進行元素添加
            V oldVal = null;
            // 對當前數(shù)組的第一個結點進行加鎖,執(zhí)行添加操作,這里不僅保證了線程安全而且使得鎖的粒度相對較小
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    // 普通鏈表節(jié)點
                    if (fh >= 0) {
                        binCount = 1;
                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                            K ek;
                            // 鏈表的遍歷找到最后一個結點進行尾插法(如果找到相同的key則會覆蓋)
                            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;
                            // 找到了最后一個結點,尾插法插入新結點在最后
                            if ((e = e.next) == null) {
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    // 樹節(jié)點,將元素添加到紅黑樹中
                    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) {
                // 鏈表長度>=8,將鏈表轉成紅黑樹
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    // (在該方法中會對table也就是數(shù)組長度進行判斷,>=64時才會進行轉樹,否則為數(shù)組擴容)
                    treeifyBin(tab, i);
                // 如果是重復鍵,直接將舊值返回
                if (oldVal != null)
                    return oldVal;
                break;
            }
        }
    }
    // 添加的是新元素,維護集合長度,并判斷是否要進行擴容操作
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}

通過以上源碼,我們可以看到,當需要添加元素時,會針對當前元素所對應的桶位進行加鎖操作,這樣一方面保證元素添加時,多線程的安全,同時對某個桶位加鎖不會影響其他桶位的操作,進一步提升多線程的并發(fā)效率

1.2、數(shù)組初始化,initTable方法

private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    // cas+自旋,保證線程安全,對數(shù)組進行初始化操作
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
        // 如果sizeCtl的值(-1)小于0,說明此時正在初始化, 讓出cpu
        if ((sc = sizeCtl) < 0)
            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
        // cas修改sizeCtl的值為-1,修改成功,進行數(shù)組初始化,失敗,繼續(xù)自旋
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
            try {
                // double checking,防止重復初始化
                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    // sizeCtl為0,取默認長度16,否則去sizeCtl的值
                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    // 基于初始長度,構建數(shù)組對象
                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                    table = tab = nt;
                    // 計算擴容閾值,并賦值給sc
                    // n就是當前數(shù)組的長度,當初始化完成后,sc記錄的是下次需要擴容的閾值
                    // n >>> 2 就相當于 n / 4
                    // 所以 n - (n >>> 2) 就相當于 n - n / 4 = n * 0.75,而0.75就是默認的加載因子
                    sc = n - (n >>> 2);
                }
            } finally {
                //將擴容閾值,賦值給sizeCtl
                sizeCtl = sc;
            }
            break;
        }
    }
    return tab;
}

2、圖解

2.1、put加鎖圖解

20210413143629236

三、擴容安全

1、源碼分析

private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
    int n = tab.length, stride;
    // 如果是多cpu,那么每個線程劃分任務,最小任務量是16個桶位的遷移
    // 如果是單cpu,則沒必要劃分
    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
        stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
    // 如果是擴容線程,此時新數(shù)組為null
    if (nextTab == null) {            // initiating
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            // 兩倍擴容創(chuàng)建新數(shù)組
            Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
            nextTab = nt;
        } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        nextTable = nextTab;
        // 記錄線程開始遷移的桶位,從后往前遷移
        transferIndex = n;
    }
    // 記錄新數(shù)組的末尾
    int nextn = nextTab.length;
    // 已經(jīng)遷移的桶位,會用這個節(jié)點占位(這個節(jié)點的hash值為-1——MOVED)
    ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
    boolean advance = true;
    boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
    for (int i = 0, bound = 0;;) {
        Node<K,V> f; int fh;
        while (advance) {
            int nextIndex, nextBound;
            // i記錄當前正在遷移桶位的索引值
            // bound記錄下一次任務遷移的開始桶位
            
            // --i >= bound 成立表示當前線程分配的遷移任務還沒有完成
            if (--i >= bound || finishing)
                advance = false;
            // 沒有元素需要遷移 -- 后續(xù)會去將擴容線程數(shù)減1,并判斷擴容是否完成
            else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                i = -1;
                advance = false;
            }
            // 計算下一次任務遷移的開始桶位,并將這個值賦值給transferIndex
            else if (U.compareAndSwapInt
                     (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                      nextBound = (nextIndex > stride ?
                                   nextIndex - stride : 0))) {
                bound = nextBound;
                i = nextIndex - 1;
                advance = false;
            }
        }
        // 如果沒有更多的需要遷移的桶位,就進入該if
        if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
            int sc;
            //擴容結束后,保存新數(shù)組,并重新計算擴容閾值,賦值給sizeCtl
            if (finishing) {
                nextTable = null;
                table = nextTab;
                sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
                return;
            }
		   // 擴容任務線程數(shù)減1
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                // 判斷當前所有擴容任務線程是否都執(zhí)行完成
                if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                    return;
                // 所有擴容線程都執(zhí)行完,標識結束
                finishing = advance = true;
                i = n; // recheck before commit
            }
        }
        // 當前遷移的桶位沒有元素,直接在該位置添加一個fwd節(jié)點
        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
            advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
        // 當前節(jié)點已經(jīng)被遷移
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            advance = true; // already processed
        else {
            // 當前節(jié)點需要遷移,加鎖遷移,保證多線程安全
            // 此處的遷移與hashmap類似
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    Node<K,V> ln, hn;
                    if (fh >= 0) {
                        int runBit = fh & n;
                        Node<K,V> lastRun = f;
                        for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                            int b = p.hash & n;
                            if (b != runBit) {
                                runBit = b;
                                lastRun = p;
                            }
                        }
                        if (runBit == 0) {
                            ln = lastRun;
                            hn = null;
                        }
                        else {
                            hn = lastRun;
                            ln = null;
                        }
                        for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                            int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                            if ((ph & n) == 0)
                                ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                            else
                                hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
                        }
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
                        TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
                        TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
                        int lc = 0, hc = 0;
                        for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                            int h = e.hash;
                            TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                                (h, e.key, e.val, null, null);
                            if ((h & n) == 0) {
                                if ((p.prev = loTail) == null)
                                    lo = p;
                                else
                                    loTail.next = p;
                                loTail = p;
                                ++lc;
                            }
                            else {
                                if ((p.prev = hiTail) == null)
                                    hi = p;
                                else
                                    hiTail.next = p;
                                hiTail = p;
                                ++hc;
                            }
                        }
                        ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                            (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
                        hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                            (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

2、圖解

在這里插入圖片描述

四、多線程擴容效率改進(協(xié)助擴容)

多線程協(xié)助擴容的操作會在兩個地方被觸發(fā):

① 當添加元素時,發(fā)現(xiàn)添加的元素對用的桶位為fwd節(jié)點,就會先去協(xié)助擴容,然后再添加元素

② 當添加完元素后,判斷當前元素個數(shù)達到了擴容閾值,此時發(fā)現(xiàn)sizeCtl的值小于0,并且新數(shù)組不為空,這個時候,會去協(xié)助擴容

每當有一個線程幫助擴容時,sc就會+1,有一個線程擴容結束時,sc就會-1,當sc重新回到(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2這個值時,代表當前線程是最后一個擴容的線程,則擴容結束。

1、源碼分析

1.1、元素未添加,先協(xié)助擴容,擴容完后再添加元素

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
        }
        // 發(fā)現(xiàn)此處為fwd節(jié)點,協(xié)助擴容,擴容結束后,再循環(huán)回來添加元素
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        
        // 省略代碼
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
    Node<K,V>[] nextTab; int sc;
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
        int rs = resizeStamp(tab.length);
        while (nextTab == nextTable && table == tab &&
               (sc = sizeCtl) < 0) {
            if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                break;
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                //  擴容,傳遞一個不是null的nextTab
                transfer(tab, nextTab);
                break;
            }
        }
        return nextTab;
    }
    return table;
}

1.2、先添加元素,再協(xié)助擴容

private final void addCount(long x, int check) {
    // 省略代碼
    
    if (check >= 0) {
        Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
  	    // 元素個數(shù)達到擴容閾值
        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
            int rs = resizeStamp(n);
            // sizeCtl小于0,說明正在執(zhí)行擴容,那么協(xié)助擴容
            if (sc < 0) {
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                    transferIndex <= 0)
                    break;
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                    transfer(tab, nt);
            }
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                transfer(tab, null);
            s = sumCount();
        }
    }
}

注意:擴容的代碼都在transfer方法中,這里不再贅述

2、圖解

20210413143629238

五、集合長度的累計方式

1、源碼分析

1.1、addCount方法

① CounterCell數(shù)組不為空,優(yōu)先利用數(shù)組中的CounterCell記錄數(shù)量

② 如果數(shù)組為空,嘗試對baseCount進行累加,失敗后,會執(zhí)行fullAddCount邏輯

③ 如果是添加元素操作,會繼續(xù)判斷是否需要擴容

private final void addCount(long x, int check) {
    CounterCell[] as; long b, s;
    // 當CounterCell數(shù)組不為空,則優(yōu)先利用數(shù)組中的CounterCell記錄數(shù)量
    // 或者當baseCount的累加操作失敗,會利用數(shù)組中的CounterCell記錄數(shù)量
    if ((as = counterCells) != null ||
        !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
        CounterCell a; long v; int m;
        // 標識是否有多線程競爭
        boolean uncontended = true;
        // 當as數(shù)組為空
        // 或者當as長度為0
        // 或者當前線程對應的as數(shù)組桶位的元素為空
        // 或者當前線程對應的as數(shù)組桶位不為空,但是累加失敗
        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
            (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
            !(uncontended =
              U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
            // 以上任何一種情況成立,都會進入該方法,傳入的uncontended是false
            fullAddCount(x, uncontended);
            return;
        }
        if (check <= 1)
            return;
        // 計算元素個數(shù)
        s = sumCount();
    }
    if (check >= 0) {
        Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
        // 當元素個數(shù)達到擴容閾值
        // 并且數(shù)組不為空
        // 并且數(shù)組長度小于限定的最大值
        // 滿足以上所有條件,執(zhí)行擴容
        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
            // 這個是一個很大的正數(shù)
            int rs = resizeStamp(n);
            // sc小于0,說明有線程正在擴容,那么會協(xié)助擴容
            if (sc < 0) {
                // 擴容結束或者擴容線程數(shù)達到最大值或者擴容后的數(shù)組為null或者沒有更多的桶位需要轉移,結束操作
                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                    transferIndex <= 0)
                    break;
                // 擴容線程加1,成功后,進行協(xié)助擴容操作
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                    // 協(xié)助擴容,newTable不為null
                    transfer(tab, nt);
            }
            // 沒有其他線程在進行擴容,達到擴容閾值后,給sizeCtl賦了一個很大的負數(shù)
            // 1+1=2 --》 代表此時有一個線程在擴容
            
            // rs << RESIZE_STAMP_SHIFT)是一個很大的負數(shù)
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                // 擴容,newTable為null
                transfer(tab, null);
            s = sumCount();
        }
    }
}

1.2、fullAddCount方法

① 當CounterCell數(shù)組不為空,優(yōu)先對CounterCell數(shù)組中的CounterCell的value累加

② 當CounterCell數(shù)組為空,會去創(chuàng)建CounterCell數(shù)組,默認長度為2,并對數(shù)組中的CounterCell的value累加

③ 當數(shù)組為空,并且此時有別的線程正在創(chuàng)建數(shù)組,那么嘗試對baseCount做累加,成功即返回,否則自旋

private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
    int h;
    // 獲取當前線程的hash值
    if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
        ThreadLocalRandom.localInit();      // force initialization
        h = ThreadLocalRandom.getProbe();
        wasUncontended = true;
    }
    // 標識是否有沖突,如果最后一個桶不是null,那么為true
    boolean collide = false;                // True if last slot nonempty
    for (;;) {
        CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
        // 數(shù)組不為空,優(yōu)先對數(shù)組中CouterCell的value累加
        if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
            // 線程對應的桶位為null
            if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
                if (cellsBusy == 0) {            // Try to attach new Cell
                    // 創(chuàng)建CounterCell對象
                    CounterCell r = new CounterCell(x); // Optimistic create
                    // 利用CAS修改cellBusy狀態(tài)為1,成功則將剛才創(chuàng)建的CounterCell對象放入數(shù)組中
                    if (cellsBusy == 0 &&
                        U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                        boolean created = false;
                        try {               // Recheck under lock
                            CounterCell[] rs; int m, j;
                            // 桶位為空, 將CounterCell對象放入數(shù)組
                            if ((rs = counterCells) != null &&
                                (m = rs.length) > 0 &&
                                rs[j = (m - 1) & h] == null) {
                                rs[j] = r;
                                // 表示放入成功
                                created = true;
                            }
                        } finally {
                            cellsBusy = 0;
                        }
                        if (created) //成功退出循環(huán)
                            break;
                        // 桶位已經(jīng)被別的線程放置了已給CounterCell對象,繼續(xù)循環(huán)
                        continue;           // Slot is now non-empty
                    }
                }
                collide = false;
            }
            // 桶位不為空,重新計算線程hash值,然后繼續(xù)循環(huán)
            else if (!wasUncontended)       // CAS already known to fail
                wasUncontended = true;      // Continue after rehash
            // 重新計算了hash值后,對應的桶位依然不為空,對value累加
            // 成功則結束循環(huán)
            // 失敗則繼續(xù)下面判斷
            else if (U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))
                break;
            // 數(shù)組被別的線程改變了,或者數(shù)組長度超過了可用cpu大小,重新計算線程hash值,否則繼續(xù)下一個判斷
            else if (counterCells != as || n >= NCPU)
                collide = false;            // At max size or stale
            // 當沒有沖突,修改為有沖突,并重新計算線程hash,繼續(xù)循環(huán)
            else if (!collide)
                collide = true;
            // 如果CounterCell的數(shù)組長度沒有超過cpu核數(shù),對數(shù)組進行兩倍擴容
            // 并繼續(xù)循環(huán)
            else if (cellsBusy == 0 &&
                     U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                try {
                    if (counterCells == as) {// Expand table unless stale
                        CounterCell[] rs = new CounterCell[n << 1];
                        for (int i = 0; i < n; ++i)
                            rs[i] = as[i];
                        counterCells = rs;
                    }
                } finally {
                    cellsBusy = 0;
                }
                collide = false;
                continue;                   // Retry with expanded table
            }
            h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
        }
        // CounterCell數(shù)組為空,并且沒有線程在創(chuàng)建數(shù)組,修改標記,并創(chuàng)建數(shù)組
        else if (cellsBusy == 0 && counterCells == as &&
                 U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
            boolean init = false;
            try {                           // Initialize table
                if (counterCells == as) {
                    CounterCell[] rs = new CounterCell[2];
                    rs[h & 1] = new CounterCell(x);
                    counterCells = rs;
                    init = true;
                }
            } finally {
                cellsBusy = 0;
            }
            if (init)
                break;
        }
        // 數(shù)組為空,并且有別的線程在創(chuàng)建數(shù)組,那么嘗試對baseCount做累加,成功就退出循環(huán),失敗就繼續(xù)循環(huán)
        else if (U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, v = baseCount, v + x))
            break;                          // Fall back on using base
    }
}

2、圖解

fullAddCount方法中,當as數(shù)組不為空的邏輯圖解

20210413143629239

六、集合長度獲取

1、源碼分析

1.1、size方法

public int size() {
    long n = sumCount();
    return ((n < 0L) ? 0 :
            (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
            (int)n);
}

1.2、sumCount方法

final long sumCount() {
    CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
    // 獲取baseCount的值
    long sum = baseCount;
    if (as != null) {
        // 遍歷CounterCell數(shù)組,累加每一個CounterCell的value值
        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
            if ((a = as[i]) != null)
                sum += a.value;
        }
    }
    return sum;
}

注意:這個方法并不是線程安全的

七、get方法

這個就很簡單了,獲得hash值,然后判斷存在與否,遍歷鏈表即可,注意get沒有任何鎖操作!

public V get(Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
        // 計算key的hash值
        int h = spread(key.hashCode()); 
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) { // 表不為空并且表的長度大于0并且key所在的桶不為空
            if ((eh = e.hash)  h) { // 表中的元素的hash值與key的hash值相等
                if ((ek = e.key)  key || (ek != null && key.equals(ek))) // 鍵相等
                    // 返回值
                    return e.val;
            }
            else if (eh < 0) // 是個TreeBin hash = -2 
                // 在紅黑樹中查找,因為紅黑樹中也保存這一個鏈表順序
                return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
            while ((e = e.next) != null) { // 對于結點hash值大于0的情況鏈表
                if (e.hash  h &&
                    ((ek = e.key)  key || (ek != null && key.equals(ek))))
                    return e.val;
            }
        }
        return null;
    }

到此這篇關于 Java 8 中的ConcurrentHashMap源碼分析的文章就介紹到這了,想要了解更多相關 Java 8 的內容請搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章,也希望大家以后多多支持!


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