ConcurrentHashMap怎么用

小编给大家分享一下ConcurrentHashMap怎么用，希望大家阅读完这篇文章之后都有所收获，下面让我们一起去探讨吧！

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    首先看一下putVal方法，

if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
    tab = initTable();

    如果还没有table的话，就要先初始化table

private final Node[] initTable() {
    Node[] tab; int sc;
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
        if ((sc = sizeCtl) < 0)
            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
            try {
                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    Node[] nt = (Node[])new Node[n];
                    table = tab = nt;
                    // size 控制在  n的0.75
                    sc = n - (n >>> 2);
                }
            } finally {
                sizeCtl = sc;
            }
            break;
        }
    }
    return tab;
}

    这一段代码相对简单，这里的sizeCtl是整个过程中的一个非常重要的属性，在扩容，初始化等过程过程中会多次遇到。在这里也是充当了一个排他锁的作用，当它为-1的时候，其它线程等待。

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
}

     如果要插入的槽是空的，那么直接插入就可以了。

else if ((fh = f.hash) == MOVED)
    tab = helpTransfer(tab, f);

    那么如果要插入的hash值为moved状态即-1的时候，那么就要执行helpTransfer方法了，对，就是先让帮助扩容。这里就要扯出来比较多的东西了，我们一点点来进行分析。

    首先看看什么时候一个node的hash值变成了-1，一路看下去，只有

static final class ForwardingNode extends Node

  这个类使用到了，它里面有一个属性

final Node[] nextTable;

从这里也大概就能看出来，这个时候ConcurrentHashmap处于扩容状态，通过ForwardingNode就可以找到扩容后的table。

 接着来看helpTransfer

final Node[] helpTransfer(Node[] tab, Node f) {
    Node[] nextTab; int sc;
    // 这里还要再次检查 当前节点是不是 ForwardingNode 因为如果不是的话，没有办法找到nextTable，也就没有办法帮助扩容了
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode)f).nextTable) != null) {
        int rs = resizeStamp(tab.length);
        while (nextTab == nextTable && table == tab &&
               (sc = sizeCtl) < 0) {
            if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                break;
            // 进来一个线程，则对sizeCtl+1,用以标记参与扩容的线程数
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                // 进行扩容操作
                transfer(tab, nextTab);
                break;
            }
        }
        return nextTab;
    }
    return table;
}

    下来看看transfer扩容操作是如何执行的，这里感觉是ConcurrentHashmap的一个精华点，叹为观止。

private final void transfer(Node[] tab, Node[] nextTab) {
    int n = tab.length, stride;
    // 首先进行分段，既每个线程每次处理的node数量，最小16
    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
        stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
    if (nextTab == null) {            // initiating
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            Node[] nt = (Node[])new Node[n << 1];
            nextTab = nt;
        } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        nextTable = nextTab;
        transferIndex = n;
    }
    int nextn = nextTab.length;
    // 在这里创建了ForwardingNode
    ForwardingNode fwd = new ForwardingNode(nextTab);
    boolean advance = true;
    boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
    for (int i = 0, bound = 0;;) {
        Node f; int fh;
        // 判断是否要继续
        while (advance) {
            int nextIndex, nextBound;
            // 如果已经结束了或者当前已经到了边界
            if (--i >= bound || finishing)
                advance = false;
            // 扩容时用的指针已经小于0，则结束
            else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                i = -1;
                advance = false;
            }
            // 扩容的指针，从大向小移动，从大向小移动，每次减小stride
            else if (U.compareAndSwapInt
                     (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                      nextBound = (nextIndex > stride ?
                                   nextIndex - stride : 0))) {
                bound = nextBound;
                i = nextIndex - 1;
                advance = false;
            }
        }
        // i 小于 0 ，已经结束了
        if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
            int sc;
            // 如果已经结束了，那么把table设置为nextTable
            if (finishing) {
                nextTable = null;
                table = nextTab;
                sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
                return;
            }
            // 说明当前的线程已经工作结束，sizeCtl - 1
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                    return;
                finishing = advance = true;
                i = n; // recheck before commit
            }
        }
        //如果节点为空，设置该节点为fwd
        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
            advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            advance = true; // already processed
        else {
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    Node ln, hn;
                    if (fh >= 0) {
                        // 这里为什么是 fh & n 做 & 运算 因为 15 的二进制是 1111  16是10000 31是 11111
                        // 所以，扩容前和扩容后只有第一位 & 运算后会变，其它位都不变，所以与 table.length & 就可以了
                        int runBit = fh & n;
                        Node lastRun = f;
                        // 先遍历一遍，确定 ni -> n rehash相等的一段，这样下一次重新分配槽的时候这一段就不再遍历
                        for (Node p = f.next; p != null; p = p.next) {
                            int b = p.hash & n;
                            if (b != runBit) {
                                runBit = b;
                                lastRun = p;
                            }
                        }
                        if (runBit == 0) {
                            ln = lastRun;
                            hn = null;
                        }
                        else {
                            hn = lastRun;
                            ln = null;
                        }
                        for (Node p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                            int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                            if ((ph & n) == 0)
                                ln = new Node(ph, pk, pv, ln);
                            else
                                hn = new Node(ph, pk, pv, hn);
                        }
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        // 把已完成的节点标记为fwd
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        TreeBin t = (TreeBin)f;
                        TreeNode lo = null, loTail = null;
                        TreeNode hi = null, hiTail = null;
                        int lc = 0, hc = 0;
                        for (Node e = t.first; e != null; e = e.next) {
                            int h = e.hash;
                            TreeNode p = new TreeNode
                                (h, e.key, e.val, null, null);
                            if ((h & n) == 0) {
                                if ((p.prev = loTail) == null)
                                    lo = p;
                                else
                                    loTail.next = p;
                                loTail = p;
                                ++lc;
                            }
                            else {
                                if ((p.prev = hiTail) == null)
                                    hi = p;
                                else
                                    hiTail.next = p;
                                hiTail = p;
                                ++hc;
                            }
                        }
                        ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                            (hc != 0) ? new TreeBin(lo) : t;
                        hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                            (lc != 0) ? new TreeBin(hi) : t;
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        advance = true;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

    再来看一下对于元素总数的统计实现。

private final void addCount(long x, int check)

    首先我们遇到了CounterCell这个类，结构很简单，只有一个long value，它是存储数量的最小单元。

    先看第一次的判断条件，如果conterCells已经不为空，说明之前已经出现了并发增加baseCount，否则counterCell不会被初始化。

if ((as = counterCells) != null ||
    !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x))

    或者在改变baseCount的时候出现了冲突，执行下面代码。

CounterCell a; long v; int m;
boolean uncontended = true;
// 如果 counterCell未初始化，或者长度为0  亦或者没有这个对应的槽   再或者更新对应槽的时候出现冲突
// 这个时候说明要么 counterCell未初始化，要么说明又出现了对于同一个槽冲突，所以需要 fullAddCount来解决冲突
if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
    (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
    !(uncontended =
      U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
    fullAddCount(x, uncontended);
    return;
}
if (check <= 1)
    return;
s = sumCount();

    再来看看fullAddCount做了什么

private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
    int h;
    // 如果ThreadLocalRandom还没有被初始化过，说明还没有发生过碰撞
    if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
        ThreadLocalRandom.localInit();      // force initialization
        h = ThreadLocalRandom.getProbe();
        wasUncontended = true;
    }
    boolean collide = false;                // True if last slot nonempty
    for (;;) {
        CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
        // 如果数组已经被初始化
        if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
            // 随机选取的槽还未被初始化
            if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
                // 获取锁
                if (cellsBusy == 0) {            // Try to attach new Cell
                    CounterCell r = new CounterCell(x); // Optimistic create
                    // U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)通过cas操作来获取锁
                    if (cellsBusy == 0 &&
                        U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                        boolean created = false;
                        try {               // Recheck under lock
                            CounterCell[] rs; int m, j;
                            if ((rs = counterCells) != null &&
                                (m = rs.length) > 0 &&
                                rs[j = (m - 1) & h] == null) {
                                rs[j] = r;
                                created = true;
                            }
                        } finally {
                            cellsBusy = 0;
                        }
                        if (created)
                            break;
                        continue;           // Slot is now non-empty
                    }
                }
                collide = false;
            }
            // 有竞争的
            else if (!wasUncontended)       // CAS already known to fail
                wasUncontended = true;      // Continue after rehash
            else if (U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))
                break;
            // 如果槽的数量已经超过了cpu个数，就不会碰撞了
            else if (counterCells != as || n >= NCPU)
                collide = false;            // At max size or stale
            else if (!collide)
                collide = true;
            // 获取锁，并对CounterCell进行扩容操作
            else if (cellsBusy == 0 &&
                     U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
                try {
                    if (counterCells == as) {// Expand table unless stale
                        CounterCell[] rs = new CounterCell[n << 1];
                        for (int i = 0; i < n; ++i)
                            rs[i] = as[i];
                        counterCells = rs;
                    }
                } finally {
                    cellsBusy = 0;
                }
                collide = false;
                continue;                   // Retry with expanded table
            }
            h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
        }
        // counter cell 没有初始化的情况
        else if (cellsBusy == 0 && counterCells == as &&
                 U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
            boolean init = false;
            try {                           // Initialize table
                if (counterCells == as) {
                    // 进行初始化
                    CounterCell[] rs = new CounterCell[2];
                    rs[h & 1] = new CounterCell(x);
                    counterCells = rs;
                    init = true;
                }
            } finally {
                cellsBusy = 0;
            }
            if (init)
                break;
        }
        else if (U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, v = baseCount, v + x))
            break;                          // Fall back on using base
    }
}

    我们前面讲了扩容的机制，那么扩容的发起者肯定就是在addCount中了

while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
       (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY)

    这里有判断  s 为 sumCount  即 baseCount加上各个节点的和为总数。如果s大于sizeCtl或者table不为空而且没有到达最大值，则进行扩容操作。

看完了这篇文章，相信你对“ConcurrentHashMap怎么用”有了一定的了解，如果想了解更多相关知识，欢迎关注创新互联行业资讯频道，感谢各位的阅读！