ConcurrentMap、ConcurrentHashMap原理

源码解析

ConcurrentMap 首先这个是一个接口,继承了Map接口
public interface ConcurrentMap extends Map
这个其中除了重写的方法外,主要扩展了四个方法,这四个方法分别为:

V putIfAbsent(K key, V value);
新增一个元素,如果map中已经存在了key值相等的,那么不替换,相当于啥也没干

boolean remove(Object key, Object value);
删除一个元素,Map中key和value值都存在且相等时删除,否则不删除

boolean replace(K key, V oldValue, V newValue);
更新一个元素,Map中key和value值都存在且相等时更新,否则不更新

V replace(K key, V value);
也是更新一个元素,与上一个的区别时不需要判断value是否相等,只需判断key存在时就替换value

下面我们来看看主要实现了ConcurrentMap接口的ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap

我们来看看四个方法的实现
首先是putIfAbsent

    public V putIfAbsent(K key, V value) {
        return putVal(key, value, true);
    }

可以看到 其中其实是调用了putVal方法 其中参数onlyIfAbsent为ture,也就是说,当这个值为true时,key存在时不替换原先的value,为false时才替换。
那么来看看putVal的具体实现 配上了注释

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
       //首先判断key和value是否为空,为空抛出空指针异常
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
       //得到key的hash值
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node[] tab = table;;) {
            Node f; int n, i, fh;
          //判断当前的tab是否为空,为空则初始化一个大小为16的tab
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
         //判断当前tab下标位置是否为null 为null直接插入
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                //给当前节点上锁,实现线程安全
                synchronized (f) {
                    //再次判断当前的节点是否与之前一样,因为可能在同一时间map被其他线程修改过
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                           //遍历当前节点
                            for (Node e = f;; ++binCount) {
                                K ek; 
                            //判断当前节点是否相等
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                  //onlyIfAbsent根据一开始传入的值来判断是否更新value值,为true表示不更新直接跳过并退出
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node pred = e;
                                //如果没找到,且当前节点的下一个节点为空 则直接添加一个新的节点
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        //判断如果当前节点是否属于红黑树
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                   // 判断是否需要转为红黑树存储
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

看看remove方法

    public boolean remove(Object key, Object value) {
        //判断传入的key是否为null
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        return value != null && replaceNode(key, null, value) != null;
    }

可以看到 ,主要调用了 主要是调用了replaceNode方法

final V replaceNode(Object key, V value, Object cv) {
       //计算key的hash值
        int hash = spread(key.hashCode());
        for (Node[] tab = table;;) {
            Node f; int n, i, fh;
           //判断map中是否有存储这个key值 主要为这个部分 (f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) 
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
                (f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null)
                break;
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                boolean validated = false;
                //对当前的节点上锁,实现线程安全
                synchronized (f) {
                    //再次判断当前的节点是否与之前一样,因为可能在同一时间map被其他线程修改过
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            validated = true;
                           // 遍历
                            for (Node e = f, pred = null;;) {
                                K ek;
                                //进行判断,首先进行key的判断
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    V ev = e.val;
                                    //在进行value的判断,
                                    if (cv == null || cv == ev ||
                                        (ev != null && cv.equals(ev))) {
                                        oldVal = ev;
                                      // 根据传入的参数进行判断,是进行修改或者是删除操作
                                        if (value != null)
                                            e.val = value;
                                        else if (pred != null)
                                            pred.next = e.next;
                                        else
                                            setTabAt(tab, i, e.next);
                                    }
                                    break;
                                }
                                pred = e;
                                if ((e = e.next) == null)
                                    break;
                            }
                        }
                       //这里判断是否为红黑树,关于红黑树日后在进行深入探讨
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            validated = true;
                            TreeBin t = (TreeBin)f;
                            TreeNode r, p;
                            if ((r = t.root) != null &&
                                (p = r.findTreeNode(hash, key, null)) != null) {
                                V pv = p.val;
                                if (cv == null || cv == pv ||
                                    (pv != null && cv.equals(pv))) {
                                    oldVal = pv;
                                    if (value != null)
                                        p.val = value;
                                    else if (t.removeTreeNode(p))
                                        setTabAt(tab, i, untreeify(t.first));
                                }
                            }
                        }
                    }
                }
                if (validated) {
                    if (oldVal != null) {
                        if (value == null)
                            addCount(-1L, -1);
                        return oldVal;
                    }
                    break;
                }
            }
        }
        return null;
    }

在来看看replace方法

    public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
        if (key == null || oldValue == null || newValue == null)
            throw new NullPointerException();
        return replaceNode(key, newValue, oldValue) != null;
    }

    public V replace(K key, V value) {
        if (key == null || value == null)
            throw new NullPointerException();
        return replaceNode(key, value, null);
    }

其实内部也就是调用了replaceNode方法

那么其中三个参数分别表示key值,newValue新的value,和oldValue 原先的值

当newValue值为空时表示要删除,当newValue不为空表示要修改

总结

ConcurrentHashMap为什么效率比Hashtable来的高呢?
因为Hashtable内部是对整个map进行加锁,而ConcurrentHashMap内部是对其中的一个Node节点进行加锁,因此当进行增删改查时只要时为不同的一个Node的话,那么相互不影响,从而提升效率。

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