如何解析jdk8中的ConcurrentHashMap源码

这篇文章给大家介绍如何解析jdk8中的ConcurrentHashMap源码，内容非常详细，感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴，希望对大家能有所帮助。

1. java.util.concurrent 这个包下面的 类都很经典。

2. ConcurrentHashMap 这个类是java中讨论最多的，也是争论最多的类了。很多人对这个类很好奇。

3. 作为并发集合，大家比较关心 读写，锁，与 map的散列。

4. 读写如何的锁

5. get操作

   Java代码 下载

   明显是没有上锁的。包括所有的读操作。都是不上锁的。

1. public V get(Object key) {

2. Node[] tab; Node e, p; int n, eh; K ek;

3. int h = spread(key.hashCode());

4. if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&

5. (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {

6. if ((eh = e.hash) == h) {

7. if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))

8. return e.val;

9. }

10. else if (eh < 0)

11. // TreeBin 操作

12. return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;

13. while ((e = e.next) != null) {

14. if (e.hash == h &&

15. ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))

16. return e.val;

17. }

18. }

19. return null;

20. }

6. put操作（remove等修改操作）

7. 所有读操作是这样一个模式，如果hash桶中坐标没有数据。就使用CAS 操作。如果有数据。就使用synchronized关键字。比起jdk1.7,1.6使用读写锁，代码比较简洁，同样使用cas操作比 读写锁的性呢过开销底得太多了。但是程序设计变得十分复杂，请下添加的代码 下载
   

8. Java代码

1. final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {

2. if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

3. int hash = spread(key.hashCode());

4. int binCount = 0;

5. //为什么要这个循序，大家会很疑惑

6. //其实很简单，因为多线程操作，然后没有使用锁，使用 unsafe，多个unsafe不是原子性的，在多线程的情况下，会出现问题。所以使用for来解决这个问题

7. for (Node[] tab = table;;) {

8. // f 是节点，n是数组长度，i是hash与数组长度的数组下标，fh是在数组下标已经坐在的节点的hash值

9. Node f; int n, i, fh;

10. if (tab == null || (n = tab.length) == 0)

11. tab = initTable();//延迟初始化 table

12. //通过unsafe 判断 下标是否有 节点

13. else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {

14. //如果不存在。就创建一个节点 通过 unsafe加入到数组中，所以读是不加锁的

15. //注意：如果在多个线程同时加入 hash后同一下标的node，那么只有一个会成功，其他失败。失败的就会在再次循序。

16. //这是循环解决的问题之一

17. if (casTabAt(tab, i, null,

18. new Node(hash, key, value, null)))

19. break; // no lock when adding to empty bin

20. }

21. //大家很奇怪这个 if是干什么用额，去了解ForwardingNode这个对象

22. //这个对象在 hash散列的时候用，原来的一个节点会重新散列到 下个表，原来表的节点的hash就成为了 moved

23. else if ((fh = f.hash) == MOVED)

24. tab = helpTransfer(tab, f);

25. else {

26. V oldVal = null;

27. //如果节点存在，就需要添加链了。

28. //添加链的时候 就上锁 这个节点，那么所有在这个节点的更新操作都会上锁

29. //这里上锁，比双桶的开销小多了。如果设计好，可以说几乎忽略不计。

30. synchronized (f) {

31. if (tabAt(tab, i) == f) {

32. if (fh >= 0) {

33. //添加链表

34. binCount = 1;

35. for (Node e = f;; ++binCount) {

36. K ek;

37. if (e.hash == hash &&

38. ((ek = e.key) == key ||

39. (ek != null && key.equals(ek)))) {

40. oldVal = e.val;

41. if (!onlyIfAbsent)

42. e.val = value;

43. break;

44. }

45. Node pred = e;

46. if ((e = e.next) == null) {

47. pred.next = new Node(hash, key,

48. value, null);

49. break;

50. }

51. }

52. }

53. //添加 在tree下添加节点

54. else if (f instanceof TreeBin) {

55. Node p;

56. binCount = 2;

57. if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,

58. value)) != null) {

59. oldVal = p.val;

60. if (!onlyIfAbsent)

61. p.val = value;

62. }

63. }

64. }

65. }

66. //java8，明确的改革

67. if (binCount != 0) {

68. //binCount是链表的操作次数，操作多少次。表示链表有多长。当链表大于等于8的时候，链表会变成 tree

69. if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)

70. treeifyBin(tab, i);

71. if (oldVal != null)

72. return oldVal;

73. break;

74. }

75. }

76. }

77. addCount(1L, binCount);

78. return null;

79. }

9. 这里是大家最关心的要点，重新散列，也就是重新hash

   Java代码 下载

1. final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {

2. if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

3. int hash = spread(key.hashCode());

4. int binCount = 0;

5. //为什么要这个循序，大家会很疑惑

6. //其实很简单，因为多线程操作，然后没有使用锁，使用 unsafe，多个unsafe不是原子性的，在多线程的情况下，会出现问题。所以使用for来解决这个问题

7. for (Node[] tab = table;;) {

8. // f 是节点，n是数组长度，i是hash与数组长度的数组下标，fh是在数组下标已经坐在的节点的hash值

9. Node f; int n, i, fh;

10. if (tab == null || (n = tab.length) == 0)

11. tab = initTable();//延迟初始化 table

12. //通过unsafe 判断 下标是否有 节点

13. else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {

14. //如果不存在。就创建一个节点 通过 unsafe加入到数组中，所以读是不加锁的

15. //注意：如果在多个线程同时加入 hash后同一下标的node，那么只有一个会成功，其他失败。失败的就会在再次循序。

16. //这是循环解决的问题之一

17. if (casTabAt(tab, i, null,

18. new Node(hash, key, value, null)))

19. break; // no lock when adding to empty bin

20. }

21. //大家很奇怪这个 if是干什么用额，去了解ForwardingNode这个对象

22. //这个对象在 hash散列的时候用，原来的一个节点会重新散列到 下个表，原来表的节点的hash就成为了 moved

23. else if ((fh = f.hash) == MOVED)

24. tab = helpTransfer(tab, f);

25. else {

26. V oldVal = null;

27. //如果节点存在，就需要添加链了。

28. //添加链的时候 就上锁 这个节点，那么所有在这个节点的更新操作都会上锁

29. //这里上锁，比双桶的开销小多了。如果设计好，可以说几乎忽略不计。

30. synchronized (f) {

31. if (tabAt(tab, i) == f) {

32. if (fh >= 0) {

33. //添加链表

34. binCount = 1;

35. for (Node e = f;; ++binCount) {

36. K ek;

37. if (e.hash == hash &&

38. ((ek = e.key) == key ||

39. (ek != null && key.equals(ek)))) {

40. oldVal = e.val;

41. if (!onlyIfAbsent)

42. e.val = value;

43. break;

44. }

45. Node pred = e;

46. if ((e = e.next) == null) {

47. pred.next = new Node(hash, key,

48. value, null);

49. break;

50. }

51. }

52. }

53. //添加 在tree下添加节点

54. else if (f instanceof TreeBin) {

55. Node p;

56. binCount = 2;

57. if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,

58. value)) != null) {

59. oldVal = p.val;

60. if (!onlyIfAbsent)

61. p.val = value;

62. }

63. }

64. }

65. }

66. //java8，明确的改革

67. if (binCount != 0) {

68. //binCount是链表的操作次数，操作多少次。表示链表有多长。当链表大于等于8的时候，链表会变成 tree

69. if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)

70. treeifyBin(tab, i);

71. if (oldVal != null)

72. return oldVal;

73. break;

74. }

75. }

76. }

77. addCount(1L, binCount);

78. return null;

79. }

80. private final void addCount(long x, int check) {

81. CounterCell[] as; long b, s;

82. //这个判断的目的是 解决 unsafu的死循环问题

83. if ((as = counterCells) != null ||

84. !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {

85. CounterCell a; long v; int m;

86. boolean uncontended = true;

87. if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||

88. (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||

89. !(uncontended =

90. U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {

91. fullAddCount(x, uncontended);

92. return;

93. }

94. if (check <= 1)

95. return;

96. s = sumCount();

97. }

98. // 有一个问题 ，只有添加操作是 大于0的，那么 没有hash收缩功能

99. if (check >= 0) {

100. Node[] tab, nt; int n, sc;

101. //我靠，这里又有一个循序，是解决什么问题了？

102. //sc也就是 sizeCtl 等于 -1的情况只有，table初始化与序列化的时候。

103. //这个循环是保证 序列化之后，还可以加入数据，目测是这样，不敢保证。

104. while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&

105. (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {

106. int rs = resizeStamp(n);

107. // 这个if 基本可以忽略

108. if (sc < 0) {

109. if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||

110. sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||

111. transferIndex <= 0)

112. break;

113. if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))

114. transfer(tab, nt);

115. }

116. //把扩容的值 替换原先的值

117. //并发情况下，多个线程都到达这步，只有一个操作会成功，成功之后其他的线程都会进不来这个。

118. else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,

119. (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))

120. transfer(tab, null);

121. s = sumCount();

122. }

123. }

124. }

125. private final void transfer(Node[] tab, Node[] nextTab) {

126. int n = tab.length, stride;

127. if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)

128. stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range

129. if (nextTab == null) { // initiating

130. try {

131. @SuppressWarnings("unchecked")

132. Node[] nt = (Node[])new Node[n << 1];

133. nextTab = nt;

134. } catch (Throwable ex) { // try to cope with OOME

135. sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;

136. return;

137. }

138. nextTable = nextTab;

139. transferIndex = n;

140. }

141. int nextn = nextTab.length;

142. // good 这个对象，的设计。让散列操不会堵塞

143. ForwardingNode fwd = new ForwardingNode(nextTab);

144. boolean advance = true; // 只要过了 第一个 while 基本所有操作都会 advance = true;,每次循环都要进入 while 那么 i 这个值才会改变

145. boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab

146. for (int i = 0, bound = 0;;) {

147. Node f; int fh;

148. //这个 while 真心不怎么明白

149. //唯一能解释的是，防止散列完成，才知道多线程操作问题,快速知道多线程问题

150. while (advance) {

151. int nextIndex, nextBound;

152. if (--i >= bound || finishing)

153. advance = false;

154. //这个判断只可能进来一次，

155. else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {

156. i = -1;

157. advance = false;

158. }

159. //比如 n 等于 128，stride 为 128 >>>3 /8 =2,

160. //i = 128,bound -126,那么每两次就会在进来一次，那么就会知道，(nextIndex = transferIndex) 这操作就会知道多线程在操作

161. else if (U.compareAndSwapInt

162. (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,

163. nextBound = (nextIndex > stride ?

164. nextIndex - stride : 0))) {

165. bound = nextBound;

166. i = nextIndex - 1;

167. advance = false;

168. }

169. }

170. //

171. // 那个操作会让 i 大于等于 n ,这个真想不到

172. // i + n 也大于等于不了 nextn 啊，

173. //只有一个可能，在强并发下，有两个线程都进入了。进行操作了。没错

174. //

175. if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {

176. int sc;

177. if (finishing) {

178. nextTable = null;

179. table = nextTab;

180. sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);

181. return;

182. }

183. // 先是 sc -1 这个操作没有错。应该addcont里面的判断是 是需要减一的，没有在addcount减，放到这里，可以减少操作

184. if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {

185. //这个操作会排除 最后进来之前的线程操作。

186. //怎么做到额，请看addCount方法的 2286行

187. if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)

188. return;

189. finishing = advance = true;

190. i = n; // recheck before commit

191. }

192. }

193. else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)

194. advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);

195. else if ((fh = f.hash) == MOVED)

196. advance = true; // already processed

197. else {

198. //只有对节点操作才会上锁，性能非常

199. //散列这里与其他版本的不同，散列的思路很好，因为每次扩展都是2倍，那么扩张之后的hash,在进行一次移位，等于1的就在原有的地方加上扩展之前的系数（比如 从16扩展到32，那么hash,下标1的桶，这个桶会分裂成2个桶，一个还在1下表，一个在16+1下标。

200. synchronized (f) {

201. if (tabAt(tab, i) == f) {

202. Node ln, hn;

203. if (fh >= 0) {

204. int runBit = fh & n;

205. Node lastRun = f;

206. //寻分裂出来的 lastRun

207. for (Node p = f.next; p != null; p = p.next) {

208. int b = p.hash & n;

209. if (b != runBit) {

210. runBit = b;

211. lastRun = p;

212. }

213. }

214. if (runBit == 0) {

215. ln = lastRun;

216. hn = null;

217. }

218. else {

219. hn = lastRun;

220. ln = null;

221. }

222. //把一个链表，分裂成两个列表

223. for (Node p = f; p != lastRun; p = p.next) {

224. int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;

225. if ((ph & n) == 0)

226. ln = new Node(ph, pk, pv, ln);

227. else

228. hn = new Node(ph, pk, pv, hn);

229. }

230. //把两个链表，加入到下个tab

231. setTabAt(nextTab, i, ln);

232. setTabAt(nextTab, i + n, hn);

233. //把分裂的 桶，替换成 fwd

234. setTabAt(tab, i, fwd);

235. advance = true;

236. }

237. else if (f instanceof TreeBin) {

238. TreeBin t = (TreeBin)f;

239. TreeNode lo = null, loTail = null;

240. TreeNode hi = null, hiTail = null;

241. int lc = 0, hc = 0;

242. for (Node e = t.first; e != null; e = e.next) {

243. int h = e.hash;

244. TreeNode p = new TreeNode

245. (h, e.key, e.val, null, null);

246. if ((h & n) == 0) {

247. if ((p.prev = loTail) == null)

248. lo = p;

249. else

250. loTail.next = p;

251. loTail = p;

252. ++lc;

253. }

254. else {

255. if ((p.prev = hiTail) == null)

256. hi = p;

257. else

258. hiTail.next = p;

259. hiTail = p;

260. ++hc;

261. }

262. }

263. ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :

264. (hc != 0) ? new TreeBin(lo) : t;

265. hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :

266. (lc != 0) ? new TreeBin(hi) : t;

267. setTabAt(nextTab, i, ln);

268. setTabAt(nextTab, i + n, hn);

269. setTabAt(tab, i, fwd);

270. advance = true;

271. }

272. }

273. }

274. }

275. }

276. }

10. 看过 jdk8文档的伙计都知道，jdk8，不再是双桶。而进入了 二叉树结构。请看上面的添加操作，与散列操作就知道。TreeBin对象与TreeNode对象就清除了。至于性能怎么样，可以用jdk8文档的标准，性能刚刚的。

11. 使用ForwardingNode对象，保证在散列的时候读写操作是在nextbat里面。非常优秀的设计。

12. 使用Unsafe 对象在性能上带来疯狂的性能提升，但是也给程序设计带来了，超大的复杂性。

关于如何解析jdk8中的ConcurrentHashMap源码就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，可以学到更多知识。如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到。