深入理解currentHashMap

来源：简书

1,currentHashMap的介绍

currentHashMap是线程安全并且高效的一种容器,我们就需要研究一下currentHashMap为什么既能够保证线程安全,又可以保证高效的操作

currentHashMap使用的原因

为什么使用currentHashMap,这时候我们就需要和HashMap以及HashTable进行比较 HashMap线程不安全的原因? 在多线程的情况下,HashMap的操作会引起死循环,导致CPU的占有量达到100%,所以在并发的情况下,我们不会使用HashMap. 至于为什么会引起死循环,大概是因为HashMap的Entry链表会形成链式的结构,一旦形成了Entry的链式结构,链表中的next指针就会一直不为空,这样就会导致死循环 不使用HashTable的原因? 其中使用synchronize来保证线程安全,即当有一个线程拥有锁的时候,其他的线程都会进入阻塞或者轮询状态,这样会使得效率越来越低 使用currentHashMap的锁分段技术可以有效的提高并发访问率 HashTable访问效率低下的原因,就是因为所有的线程在竞争同一把锁.如果容器中有多把锁,不同的锁锁定不同的位置,这样线程间就不会存在锁的竞争,这样就可以有效的提高并发访问效率,这就是currentHashMap所使用的锁分段技术 将数据一段一段的存储,然后为每一段都配一把锁,当一个线程只是占用其中的一个数据段时,其他段的数据也能被其他线程访问

2,currentHashMap的结构

currentHashMap是由Segment和HashEntry组成的.Segment是一种可重入的锁(Reentranlock),Segment在其中扮演锁的角色;HashEntry用于存储数据.一个CurrentHashMap包括一个Segment数组.一个Segment元素包括一个HashEntry数组,HashEntry是一种链表型的结构,每一个Segment维护着HashEntry数组中的元素,当要对HashEntry中的数据进行修改的时候,我们必须先要获得与它对应的Segment

currentHashMap的体系结构

currentHashMap

这样的话,当修改该容器的不同的段时,就不会存在并发的问题,如图可知,我们得到一个元素需要进行两次hash操作,第一次得到Segment,第二次得到HashEntry中的链表头部,这样做会使得Hash的过程比普通的HashMap要长 写操作的时候可以只对元素所在的Segment进行加锁即可，不会影响到其他的Segment，这样，在最理想的情况下，ConcurrentHashMap可以最高同时支持Segment数量大小的写操作（刚好这些写操作都非常平均地分布在所有的Segment上）

3,JDK1.8的currentHashMap的原理

JDK1.8的currentHashMap参考了1.8HashMap的实现方式,采用了数组,链表,红黑树的实现方式,其中大量的使用CAS操作.CAS(compare and swap)的缩写,也就是我们说的比较交换.CAS是一种基于锁的操作,而且是乐观锁.java的锁中分为乐观锁和悲观锁. 悲观锁是指将资源锁住,等待当前占用锁的线程释放掉锁,另一个线程才能够获取线程. 乐观锁是通过某种方式不加锁,比如说添加version字段来获取数据 CAS操作包含三个操作数-----内存位置,预期的原值,和新值.如果内存的值和预期的原值是一致的,那么就转化为新值.CAS是通过不断的循环来获取新值的,如果线程中的值被另一个线程修改了,那么A线程就需要自旋,到下次循环才有可能执行

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

        final int hash;
        final K key;
        volatile V val;
        volatile Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.val = val;
            this.next = next;
        }

这是jdk1.8中的Node结点,其中的val和next都通过可见性修饰