JDK源码分析（四）—— ConcurrentHashMap

一、概述

ConcurrentHashMap是Java5中新增加的一个线程安全的Map集合，可以用来替代HashTable。

锁分段技术

原理：将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

理解Java存储模型（JMM）的Happens-Before规则

一个例子

public class Test1 {
    private int a=1, b=2;

    public void foo(){  // 线程1
        a=3;
        b=4;
    }

    public int getA(){ // 线程2
        return a;
    }
    public int getB(){ // 线程2
        return b;
    }
}

当线程1执行foo方法的时候，线程2访问getA和getB会得到什么样的结果？

A：a=1, b=2  // 都未改变
B：a=3, b=4  // 都改变了
C：a=3, b=2  //  a改变了，b未改变
D：a=1, b=4  //  b改变了，a未改变

多线程之间内存可见性（Visibility）顺序不一致的问题。有两种可能会造成上面的D选项。

• Java编译器的重排序
• 假设代码有两条语句，代码顺序是语句1先于语句2执行；那么只要语句2不依赖于语句1的结果，打乱它们的顺序对最终的结果没有影响的话，那么真正交给CPU去执行时，他们的顺序可以是没有限制的。可以允许语句2先于语句1被CPU执行，和代码中的顺序不一致。
• 从线程工作内存写回主存时顺序无法保证

JMM中一个重要问题就是：如何让多线程之间，对象的状态对于各线程的“可视性”是顺序一致的。它的解决方式就是 Happens-before 规则：

JMM为所有程序内部动作定义了一个偏序关系，叫做happens-before。要想保证执行动作B的线程看到动作A的结果（无论A和B是否发生在同一个线程中），A和B之间就必须满足happens-before关系。

后续分析ConcurrenHashMap时也会看到使用到锁(ReentrantLock)，Volatile，final等手段来保证happens-before规则的。

使用锁方式实现“Happens-before”是最简单，容易理解的。

二、源码

public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {

    static class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 2249069246763182397L;
        final float loadFactor;
        Segment(float lf) { this.loadFactor = lf; }
    }

}