ConcurrentHashMap 源码分析 (二)

本文参考：http://www.javaeye.com/topic/344876及后续评论。

接上文，CurrentHashMap的containsValue 方法在第一层for循环的时候读取了count，但是并没用到这个变量， int c = segments[i].count;这是因为segment[i].count是对volatile变量的访问，接下来segments[i].modCount才能得到几乎最新的值。写volatile变量和它之前的读写操作是不能reorder的，读volatile变量和它之后的读写操作也是不能reorder的。
修改modCount发生在修改count之前，由于count是volatile变量，修改modCount不能和写count的操作reorder，读取count和它之后的操作，比如读取modCount，不能reorder。有了这两个不能reorder才能保证读取了count之后，能读到线程在写count之前的写入的modCount值，这个modCount值是几乎最新的。
如果在读modCount之前不读count，读modCount甚至可能会reorder到写modCount之前。

用reorder解释总是太复杂了，不如用happens-before来得简洁。当一个线程I对count的读时，它读到的值必定是另一个线程，假设是线程II，最近对count的写。这个两个操作存在happens-before关系，即线程II对count的写happens-before线程I对count的读，记作：II：W(count) < I：R(count)。单线程的happens-before规则，又有II：W(modCount) < II：(count)（查看源代码会发现在写count之前必定有写modCount），以及 I：R(count) < I：R(modCount)，根据传递规则有，II：(modCount) < I：(modCount)，这就是说线程I至少能够读取到线程II写count之前的modCount值。这里有一篇关于happens-before的文章，http://www.javaeye.com/topic/260515。 接下来学习下。

还有就是segment中的get方法，get操作不需要锁。第一步是访问count变量，这是一个volatile变量，由于所有的修改操作在进行结构修改时都会在最后一步写count变量，通过这种机制保证get操作能够得到几乎最新的结构更新。对于非结构更新，也就是结点值的改变，由于HashEntry的value变量是volatile的，也能保证读取到最新的值。接下来就是对hash链进行遍历找到要获取的结点，如果没有找到，直接访回null。对hash链进行遍历不需要加锁的原因在于链指针next是final的。但是头指针却不是final的，这是通过getFirst(hash)方法返回，也就是存在table数组中的值。这使得getFirst(hash)可能返回过时的头结点，例如，当执行get方法时，刚执行完getFirst(hash)之后，另一个线程执行了删除操作并更新头结点，这就导致get方法中返回的头结点不是最新的。这是可以允许，通过对count变量的协调机制，get能读取到几乎最新的数据，虽然可能不是最新的。要得到最新的数据，只有采用完全的同步。但是get能够看到调用get方法之前所有已经完成的put（因为如果发生结构性改变它会写count），虽然可能看不到正在进行的put操作（还没有写count）。这是一个很小的时间窗口，这不可避免，因为get没有同步。这并不是说get不安全，即使get操作时，其它线程在put，get也能看到一致的hash链（与HashMap相比较）。在HashMap中，假设put方法是同步的，get没有同步，get有可能看到实际上从不存在hash链。

get方法总是返回最近put过的数据，这句话说得很别扭，却是很重要的。假设其它线程先后调用了put("a", 1)，put("a", 2)，put("a", 3)，这里能够使用“先后”，是因为put方法是同步的，put方法是排序的，每一个时刻只能够发生一个put方法。接着一个线程调用get("a")方法，并且另一个线程正在调用put("a", 4)方法，那么get("a")会返回3或者4，完全取决于("a")访问结点的值（读value)和put("a", 4)写结点的值(写value)哪个先发生（读volatile变量和写volatile总有个先后顺序，读写普通变量就不一定了，它们可能同时发生），这时put不会发生结构性更新。如果在调用get("a")时，另一个线程正在调用remove("a")，get方法要么返回3，要么返回null，这取决于get方法中getFirst(hash)返回的到底是remove("a")之前还是之后的头结点，而绝不会返回1, 2或任何其它的值。

所以CurrentHashMap并不能保证100%的一致性，只能在性能和一致性之间达到一个比较好的平衡，如果要100%的一致估计还是要用Collections.synchronizedMap(Map map)