ConcurrentHashMap

锁分段,volatile,key或value不允许为null

简介

  • Hashtable是线程安全的哈希表,它是通过synchronized来保证线程安全的;即,多线程通过同一个“对象的同步锁”来实现并发控制。Hashtable在线程竞争激烈时,效率比较低(此时建议使用ConcurrentHashMap)!因为当一个线程访问Hashtable的同步方法时,其它线程就访问Hashtable的同步方法时,可能会进入阻塞状态。

ConcurrentHashMap_第1张图片

  • ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表,它是通过“锁分段”来保证线程安全的。ConcurrentHashMap将哈希表分成许多片段(Segment),每一个片段除了保存哈希表之外,本质上也是一个“可重入的互斥锁”(ReentrantLock)。多线程对同一个片段的访问,是互斥的;但是,对于不同片段的访问,却是可以同步进行的。

ConcurrentHashMap_第2张图片

  • (01) ConcurrentHashMap继承于AbstractMap抽象类。

  • (02) Segment是ConcurrentHashMap中的内部类,它就是ConcurrentHashMap中的“锁分段”对应的存储结构。ConcurrentHashMap与Segment是组合关系,1个ConcurrentHashMap对象包含若干个Segment对象。在代码中,这表现为ConcurrentHashMap类中存在“Segment数组”成员。

  • (03) Segment类继承于ReentrantLock类,所以Segment本质上是一个可重入的互斥锁

  • (04) HashEntry也是ConcurrentHashMap的内部类,是单向链表节点,存储着key-value键值对。Segment与HashEntry是组合关系,Segment类中存在“HashEntry数组”成员,“HashEntry数组”中的每个HashEntry就是一个单向链表。

总结

  • ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表,它是通过“锁分段”来实现的。ConcurrentHashMap中包括了“Segment(锁分段)数组”,每个Segment就是一个哈希表,而且也是可重入的互斥锁。第一,Segment是哈希表表现在,Segment包含了“HashEntry数组”,而“HashEntry数组”中的每一个HashEntry元素是一个单向链表。即Segment是通过链式哈希表。第二,Segment是可重入的互斥锁表现在,Segment继承于ReentrantLock,而ReentrantLock就是可重入的互斥锁。

  • 对于ConcurrentHashMap的添加,删除操作,在操作开始前,线程都会获取Segment的互斥锁;操作完毕之后,才会释放。而对于读取操作,它是通过volatile去实现的,HashEntry数组是volatile类型的,而volatile能保证“即对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入”,即我们总能读到其它线程写入HashEntry之后的值。 以上这些方式,就是ConcurrentHashMap线程安全的实现原理。

put()方法

Segment.put就是将键、值构造为Entry节点加入到对应的Segment段里,如果段中已经有元素(即表示两个key键值的hash值重复),则将最新加入的放到链表的头,整个过程是加锁安全的。

get()方法

根据key值计算出hash值,根据hash值计算出对应的segment,再在segment下的HashEntry链表遍历查找

计算hash值是通知散列函数计算出key值的散列值

int hash = hash(key);

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