ConcurrentHashMap——浅谈实现原理及源码
本文整理自漫画:什么是ConcurrentHashMap? - 小灰的文章 - 知乎 。已获得作者授权。
HashMap 在高并发下会出现链表环,从而导致程序出现死循环。高并发下避免HashMap 出问题的方法有两种。一是使用HashTable,二是使用Collections.syncronizedMap
但是这两种方法的性能都能差。因为这两个在执行读写操作时都是将整个集合加锁,导致多个线程无法同时读写集合。高并发下的HashMap出现的问题就需要ConcurrentHashMap 来解决了。
什么是ConcurrentHashMap?
ConcurrentHashMap 中有一个Segment 的概念。
Segment是什么呢?Segment本身就相当于一个HashMap对象。
同HashMap一样,Segment包含一个HashEntry数组,数组中的每一个HashEntry既是一个键值对,也是一个链表的头节点。
单一的Segment结构如下:
像这样的Segment对象,在ConcurrentHashMap集合中有多少个呢?有2的N次方个,共同保存在一个名为segments的数组当中。
因此整个ConcurrentHashMap的结构如下:
可以说,ConcurrentHashMap 是一个二级哈希表。在一个总的哈希表下面,有若干个子哈希表。
这样的二级结构,和数据库的水平拆分有些相似。
ConcurrentHashMap 的优势
ConcurrentHashMap 的优势就是采取了锁分段技术,每一个Segment 的读写操作高度自治,Segment 之间互不影响。
Case1:不同Segment 的并发写入
不同Segment的写入是可以并发执行的。
Case2:同一Segment的一写一读
同一Segment的写和读是可以并发执行的。
Case3:同一Segment的并发写入
Segment的写入是需要上锁的,因此对同一Segment的并发写入会被阻塞。
由此可见,ConcurrentHashMap当中每个Segment各自持有一把锁。在保证线程安全的同时降低了锁的粒度,让并发操作效率更高。
Concurrent 的读写过程
Get方法:
1.为输入的Key做Hash运算,得到hash值。
2.通过hash值,定位到对应的Segment对象
3.再次通过hash值,定位到Segment当中数组的具体位置。
Put方法:
1.为输入的Key做Hash运算,得到hash值。
2.通过hash值,定位到对应的Segment对象
3.获取可重入锁
4.再次通过hash值,定位到Segment当中数组的具体位置。
5.插入或覆盖HashEntry对象。
6.释放锁。
读写操作均需要二次定位到Segment
ConcurrentHashMap 在调用Size 方法时如何解决一致性问题?
Size方法的目的是统计ConcurrentHashMap的总元素数量, 自然需要把各个Segment内部的元素数量汇总起来。
但是,如果在统计Segment元素数量的过程中,已统计过的Segment瞬间插入新的元素,这时候该怎么办呢?
ConcurrentHashMap的Size方法是一个嵌套循环,大体逻辑如下:
1.遍历所有的Segment。
2.把Segment的元素数量累加起来。
3.把Segment的修改次数累加起来。
4.判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。如果大于,说明统计过程中有修改,重新统计,尝试次数+1;如果不是。说明没有修改,统计结束。
5.如果尝试次数超过阈值,则对每一个Segment加锁,再重新统计。
6.再次判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。由于已经加锁,次数一定和上次相等。
7.释放锁,统计结束。
public int size() {
   // Try a few times to get accurate count. On failure due to
   // continuous async changes in table, resort to locking.
   final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
    int size;
    boolean overflow; // true if size overflows 32 bits
    long sum;         // sum of modCounts
    long last = 0L;   // previous sum
    int retries = -1; // first iteration isn't retry
    try {
        for (;;) {
            if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
                for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
                    ensureSegment(j).lock(); // force creation
            }
            sum = 0L;
            size = 0;
            overflow = false;
            for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
                Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
                if (seg != null) {
                    sum += seg.modCount;
                    int c = seg.count;
                    if (c < 0 || (size += c) < 0)
                        overflow = true;
                }
            }
            if (sum == last)
                break;
            last = sum;
        }
    } finally {
        if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
            for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
                segmentAt(segments, j).unlock();
        }
    }
    return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}
为什么这样设计呢?这种思想和乐观锁悲观锁的思想如出一辙。
为了尽量不锁住所有Segment,首先乐观地假设Size过程中不会有修改。当尝试一定次数,才无奈转为悲观锁,锁住所有Segment保证强一致性。
想看原作者的文章可以看看这个公众号。
ConcurrentHashMap——浅谈实现原理及源码的更多相关文章
- Android事件分发机制浅谈(三)--源码分析(View篇)
		
写事件分发源码分析的时候很纠结,网上的许多博文都是先分析的View,后分析ViewGroup.因为我一开始理解的时候是按我的流程图往下走的,感觉方向很对,单是具体分析的时候总是磕磕绊绊的,老要跳到Vi ...
 - Android事件分发机制浅谈(二)--源码分析(ViewGroup篇)
		
上节我们大致了解了事件分发机制的内容,大概流程,这一节来分析下事件分发的源代码. 我们先来分析ViewGroup中dispatchTouchEvent()中的源码 public boolean dis ...
 - 浅谈nornalize.css(含源码)
		
Normalize.css是一种CSS reset的替代方案.经过@necolas和@jon_neal花了几百个小时来努力研究不同浏览器的默认样式的差异,这个项目终于变成了现在这样. 我们创造norm ...
 - 浅谈ZooKeeper基本原理与源码分析
		
最近一直有小伙伴私信我,问一些关于Zookeeper的知识,下边关于的Zookeeper的知识整理了一下,一起学习一下. 看完本文对于Zookeeper想深入全面了解的读者朋友们,小编这里整理了一份更 ...
 - 浅谈.Net Core DependencyInjection源码探究
		
前言 相信使用过Asp.Net Core开发框架的人对自带的DI框架已经相当熟悉了,很多刚开始接触.Net Core的时候觉得不适应,主要就是因为Core默认集成它的原因.它是Asp.Net ...
 - HashMap和ConcurrentHashMap实现原理及源码分析
		
HashMap实现原理及源码分析 哈希表(hash table)也叫散列表,是一种非常重要的数据结构,应用场景及其丰富,许多缓存技术(比如memcached)的核心其实就是在内存中维护一张大的哈希表, ...
 - ConcurrentHashMap实现原理及源码分析
		
ConcurrentHashMap实现原理 ConcurrentHashMap源码分析 总结 ConcurrentHashMap是Java并发包中提供的一个线程安全且高效的HashMap实现(若对Ha ...
 - 【转】HashMap实现原理及源码分析
		
哈希表(hash table)也叫散列表,是一种非常重要的数据结构,应用场景极其丰富,许多缓存技术(比如memcached)的核心其实就是在内存中维护一张大的哈希表,而HashMap的实现原理也常常出 ...
 - 每天学会一点点(HashMap实现原理及源码分析)
		
HashMap实现原理及源码分析 哈希表(hash table)也叫散列表,是一种非常重要的数据结构,应用场景及其丰富,许多缓存技术(比如memcached)的核心其实就是在内存中维护一张大的哈希 ...
 
随机推荐
- poj_3321 线段树/树状数组
			
题目大意 一个果树(每个节点的分叉数目不固定)上有N个分叉点(包括最末的叶节点),则有N-1条边,将分叉点进行从1到N编号,每个分叉点上均可以结水果.开始的时候,每个分叉点都有一个水果,之后进行一系列 ...
 - 【Redis】 make编译是提示 make cc Command not found
			
在linux系统上对redis源码进行编译时提示提示“make cc Command not found,make: *** [adlist.o] Error 127”. 这是由于系统没有安装gcc环 ...
 - 【BZOJ1630/2023】[Usaco2007 Demo]Ant Counting DP
			
[BZOJ1630/2023][Usaco2007 Demo]Ant Counting 题意:T中蚂蚁,一共A只,同种蚂蚁认为是相同的,有一群蚂蚁要出行,个数不少于S,不大于B,求总方案数 题解:DP ...
 - 02.MyBatis配置文件详解
			
MyBatis入参考文档:http://mybatis.org/mybatis-3/zh/ 1.properties 属性 1.在MyBatis配置文件中引用属性文件 MyBatis ...
 - npm基础知识笔记
			
# NPM Study 1.npm组成 --网站 --命令行界面(CLI) --注册表 2.npm入门-创建属于你的npm账户 --https://www.npmjs.com/signup 5 ...
 - js 中 0 和 null 、"" Boolean 值关系
			
在做字符串非空判断时,无意发现一个问题,记录下以便以后回顾. 问题描述:非空判断,只是校验传值的内容是否为"".null .undefined.当变量 赋值的字符串内容为 0,此时 ...
 - 基于Nginx+FastDFS搭建图片文件系统
			
Nginx+fastdfs:https://www.cnblogs.com/chiangchou/p/fastdfs.html#_label0_1 缩略图:https://blog.csdn.net/ ...
 - 让Windows Server 2008 + IIS 7+ ASP.NET 支持10万并发请求 The serverRuntime@appConcurrentRequestLimit setting is being exceeded.
			
今天下午17点左右,博客园博客站点出现这样的错误信息: Error Summary: HTTP Error 503.2 - Service UnavailableThe serverRuntime@a ...
 - Linux java Tomcat 项目中 new Date 获取时间 8小时 时差
			
转载自: https://blog.csdn.net/liqinghuiyx/article/details/53333284 起因:在本地开发的WEB项目部署到Linux 下后,存入数据库的时间少了 ...
 - 使用spring boot ,和前端thymeleaf模板进行开发路径问题
			
加入引用:<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">1:引用templates模板下面的文件时,不要用/绝对路径. 2:引用s ...