ConcurrentHashMap put

在 ConcurrentHashMap 中,线程对映射表做读操作时,一般情况下不需要加锁就可以完成,对容器做结构性修改的操作才需要加锁。下面以 put 操作为例说明对 ConcurrentHashMap 做结构性修改的过程。

首先,根据 key 计算出对应的 hash 值:

清单 4.Put 方法的实现
 public V put(K key, V value) { 
        if (value == null)          //ConcurrentHashMap 中不允许用 null 作为映射值
            throw new NullPointerException(); 
        int hash = hash(key.hashCode());        // 计算键对应的散列码
        // 根据散列码找到对应的 Segment 
        return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false); 
 }

然后,根据 hash 值找到对应的Segment 对象:

清单 5.根据 hash 值找到对应的 Segment
 /** 
     * 使用 key 的散列码来得到 segments 数组中对应的 Segment 
     */ 
 final Segment<K,V> segmentFor(int hash) { 
    // 将散列值右移 segmentShift 个位,并在高位填充 0 
    // 然后把得到的值与 segmentMask 相“与”
 // 从而得到 hash 值对应的 segments 数组的下标值
 // 最后根据下标值返回散列码对应的 Segment 对象
        return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask]; 
 }

最后,在这个 Segment 中执行具体的 put 操作:

清单 6.在 Segment 中执行具体的 put 操作
 V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) { 
            lock();  // 加锁,这里是锁定某个 Segment 对象而非整个 ConcurrentHashMap 
            try { 
                int c = count; 

                if (c++ > threshold)     // 如果超过再散列的阈值
                    rehash();              // 执行再散列,table 数组的长度将扩充一倍

                HashEntry<K,V>[] tab = table; 
                // 把散列码值与 table 数组的长度减 1 的值相“与”
                // 得到该散列码对应的 table 数组的下标值
                int index = hash & (tab.length - 1); 
                // 找到散列码对应的具体的那个桶
                HashEntry<K,V> first = tab[index]; 

                HashEntry<K,V> e = first; 
                while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key))) 
                    e = e.next; 

                V oldValue; 
                if (e != null) {            // 如果键 / 值对以经存在
                    oldValue = e.value; 
                    if (!onlyIfAbsent) 
                        e.value = value;    // 设置 value 值
                } 
                else {                        // 键 / 值对不存在 
                    oldValue = null; 
                    ++modCount;         // 要添加新节点到链表中,所以 modCont 要加 1  
                    // 创建新节点,并添加到链表的头部 
                    tab[index] = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value); 
                    count = c;               // 写 count 变量
                } 
                return oldValue; 
            } finally { 
                unlock();                     // 解锁
            } 
        }

注意:这里的加锁操作是针对(键的 hash 值对应的)某个具体的 Segment,锁定的是该 Segment 而不是整个 ConcurrentHashMap。因为插入键 / 值对操作只是在这个 Segment 包含的某个桶中完成,不需要锁定整个ConcurrentHashMap。此时,其他写线程对另外 15 个Segment 的加锁并不会因为当前线程对这个 Segment 的加锁而阻塞。同时,所有读线程几乎不会因本线程的加锁而阻塞(除非读线程刚好读到这个 Segment 中某个 HashEntry 的 value 域的值为 null,此时需要加锁后重新读取该值)。

相比较于 HashTable 和由同步包装器包装的 HashMap每次只能有一个线程执行读或写操作,ConcurrentHashMap 在并发访问性能上有了质的提高。在理想状态下,ConcurrentHashMap 可以支持 16 个线程执行并发写操作(如果并发级别设置为 16),及任意数量线程的读操作。




总结:

首先定位到segment:

计算hash函数:

int hash = hash(key)

//定位Segment所使用的hash算法

hash >>> segmentShift) & segmentMask

// 加锁,这里是锁定某个 Segment 对象而非整个 ConcurrentHashMap 


 if (c++ > threshold)     // 如果超过再散列的阈值

                    rehash();              // 执行再散列,table 数组的长度将扩充一倍

// 定位HashEntry所使用的hash算法

int index = hash & (tab.length - 1);

接下来查找链表的头结点,如果头结点不为空的话,那么开始遍历链表,如果存在的话,就给value赋值,同时返回oldValue,如果不存在的话,就插入到链表的头结点




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