Java 集合 (10) -- ConcurrentHashMap 类_综合

文章目录

- 1. 简介
- 2. 继承体系
- 3. 字段
- 4. 构造器
- 5. 常用方法

1. 简介

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

ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 版本，并且它采用分段锁的思想实现了线程安全，其效率比通过全局锁实现线程安全的 HashTable 高得多。

JDK 1.7 及以前，ConcurrentHashMap 底层采用 segment 数组 + HsahEntry 数组来存储元素，JDK 1.8 开始采用数组 + 链表/红黑树来存储元素；ConcurrentHashMap 采用的锁有 synchronized，CAS，自旋锁，分段锁，volatile 等。

ConcurrentHashMap 中没有 threshold（阈值等于容量(数组长度) * 加载因子）和 loadFactor 这两个字段，而是采用 sizeCtl 来控制：

sizeCtl = -1，表示有线程正在进行初始化操作；
sizeCtl = 0，默认值，表示后续在真正初始化的时候使用默认容量；
sizeCtl > 0，在初始化之前存储的是传入的容量，在初始化或扩容后存储的是下一次的扩容门槛；
sizeCtl = (resizeStamp << 16) + (1 + nThreads)，表示有n个线程正在一起扩容，高位存储扩容邮戳，低位存储扩容线程数加 1

ConcurrentHashMap 与 HashMap 的区别？线程安全方面；底层数据结构，分版本。

ConcurrentHashMap 与 HashTable 的区别？HashTable 使用全局锁对整张哈希表加锁让线程独占，效率低下，而 ConcurrentHashMap 使用分段锁思想，对数组上的每一个桶都加了锁，各个桶可以并发操作，效率非常高。

2. 继承体系

在这里插入图片描述

3. 字段

4. 构造器

```
public ConcurrentHashMap() {
      
}
```

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
      if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException();int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?MAXIMUM_CAPACITY :tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));this.sizeCtl = cap;
}

public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
      this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;putAll(m);
}

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
      this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}

//concurrencyLevel 并发数，默认是 16
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) {
      if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)throw new IllegalArgumentException();if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many binsinitialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threadslong size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);this.sizeCtl = cap;
}

5. 常用方法

public V put(K key, V value)：如果桶数组未初始化，则初始化；如果待插入的元素所在的桶为空，则尝试把此元素直接插入到桶的第一个位置；如果正在扩容，则当前线程一起加入到扩容的过程中；如果待插入的元素所在的桶不为空且不在迁移元素，则锁住这个桶（分段锁）；如果当前桶中元素以链表方式存储，则在链表中寻找该元素或者插入元素；如果当前桶中元素以红黑树方式存储，则在红黑树中寻找该元素或者插入元素；如果元素存在，则返回旧值 (并没有替换旧值)；如果元素不存在，整个Map的元素个数加1，并检查是否需要扩容。添加元素操作中使用的锁主要有（自旋锁 + CAS + synchronized + 分段锁）
public V remove(Object key)：删除元素跟添加元素一样，都是先找到元素所在的桶，然后采用分段锁的思想锁住整个桶，再进行操作：计算hash；如果所在的桶不存在，表示没有找到目标元素，返回；如果正在扩容，则协助扩容完成后再进行删除操作；如果是以链表形式存储的，则遍历整个链表查找元素，找到之后再删除；如果是以树形式存储的，则遍历树查找元素，找到之后再删除，删除元素之后树较小，则退化成链表；如果确实删除了元素，则整个map元素个数减1，并返回旧值；如果没有删除元素，则返回null。
public V get(Object key)：获取元素，根据目标key所在桶的第一个元素的不同采用不同的方式获取元素，关键点在于find()方法的重写：hash到元素所在的桶；如果桶中第一个元素就是该找的元素，直接返回；如果是树或者正在迁移元素，则调用各自Node子类的find()方法寻找元素；如果是链表，遍历整个链表寻找元素。获取元素的过程没有加锁
public int size()：元素个数的存储也是采用分段的思想，获取元素个数时需要把所有段加起来：元素的个数依据不同的线程存在在不同的段里；计算CounterCell所有段及baseCount的数量之和。获取元素个数的过程也没有加锁