ConcurrentHashMap --兼顾线程安全和运行效率

ConcurrentHashMap –兼顾线程安全和运行效率

首先推荐一个网址（用漫画的形式讲解，图形结合通俗易懂很赞，文章的内容也是来源于此）

目录

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ConcurrentHashMap与hashmap相比主要是多了一个segment的概念

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• segment是什么呢

  • Segment本身就相当于一个HashMap对象。
  • 同HashMap一样，Segment包含一个HashEntry数组，数组中的每一个HashEntry既是一个键值对，也是一个链表的头节点。

• 单一的Segment结构如下：

  • 在ConcurrentHashMap中，这样的segment有2^n个，共同保存在一个名为segments的数组当中。
    

• 整个ConcurrentHashMap的结构如下：

  • 可以说，ConcurrentHashMap是一个二级哈希表。在一个总的哈希表下面，有若干个子哈希表。
  • 这样的二级结构，和数据库的水平拆分有些相似。
    

ConcurrentHashMap这么设计有什么好处呢

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• 对比于hashtable，hashtable中采取synchronized包裹的方式使得达到线程安全的目的，但也因此极大的影响了他的速率
• 而ConcurrentHashMap这么设计的话，可以只对单个segment加锁，这样的话，就能达到即线程安全又能保证速率

ConcurrentHashMap是如何做到线程安全的

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• 首先我们来看一下ConcurrentHashMap的几种并发读写
  
  • 不同Segment的并发写入：
    
  • 同一Segment的一写一读：
    
  • 同一Segment的并发写入：
    
• 由此可见，ConcurrentHashMap当中每个Segment各自持有一把锁。在保证线程安全的同时降低了锁的粒度，让并发操作效率更高。

ConcurrentHashMap的读写详细过程

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• Get方法
  
  • 为输入的Key做Hash运算，得到hash值。
  • 通过hash值，定位到对应的Segment对象
  • 再次通过hash值，定位到Segment当中数组的具体位置。
• Put方法
  
  • 为输入的Key做Hash运算，得到hash值。
  • 通过hash值，定位到对应的Segment对象
  • 获取可重入锁
  • 再次通过hash值，定位到Segment当中数组的具体位置
  • 插入或覆盖HashEntry对象。
  • 释放锁。

ConcurrentHashMap调用size方法

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• ConcurrentHashMap的Size方法是一个嵌套循环，大体逻辑如下
  
  • 遍历所有的Segment
  • 把Segment的元素数量累加起来。
  • 把Segment的修改次数累加起来
  • 判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。如果大于，说明统计过程中有修改，重新统计，尝试次数+1；如果不是。说明没有修改，统计结束
  • 如果尝试次数超过阈值，则对每一个Segment加锁，再重新统计。
  • 再次判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。由于已经加锁，次数一定和上次相等。
  • 释放锁，统计结束