更新時間:2019-08-04 09:00:00 來源:動力節點 瀏覽2540次
我們知道,ConcurrentHashmap(1.8)這個并發集合框架是線程安全的,當你看到源碼的get操作時,會發現get操作全程是沒有加任何鎖的,這也是這篇博文討論的問題——為什么它不需要加鎖呢?
ConcurrentHashMap的簡介
JDK1.8的實現降低鎖的粒度,JDK1.7版本鎖的粒度是基于Segment的,包含多個HashEntry,而JDK1.8鎖的粒度就是HashEntry(首節點)
JDK1.8版本的數據結構變得更加簡單,使得操作也更加清晰流暢,因為已經使用synchronized來進行同步,所以不需要分段鎖的概念,也就不需要Segment這種數據結構了,由于粒度的降低,實現的復雜度也增加了
JDK1.8使用紅黑樹來優化鏈表,基于長度很長的鏈表的遍歷是一個很漫長的過程,而紅黑樹的遍歷效率是很快的,代替一定閾值的鏈表,這樣形成一個最佳拍檔
et操作源碼
首先計算hash值,定位到該table索引位置,如果是首節點符合就返回
如果遇到擴容的時候,會調用標志正在擴容節點ForwardingNode的find方法,查找該節點,匹配就返回
以上都不符合的話,就往下遍歷節點,匹配就返回,否則最后就返回null
volatile登場
對于可見性,Java提供了volatile關鍵字來保證可見性、有序性。但不保證原子性。
普通的共享變量不能保證可見性,因為普通共享變量被修改之后,什么時候被寫入主存是不確定的,當其他線程去讀取時,此時內存中可能還是原來的舊值,因此無法保證可見性。
volatile關鍵字對于基本類型的修改可以在隨后對多個線程的讀保持一致,但是對于引用類型如數組,實體bean,僅僅保證引用的可見性,但并不保證引用內容的可見性。
禁止進行指令重排序。
背景:為了提高處理速度,處理器不直接和內存進行通信,而是先將系統內存的數據讀到內部緩存(L1,L2或其他)后再進行操作,但操作完不知道何時會寫到內存。
如果對聲明了volatile的變量進行寫操作,JVM就會向處理器發送一條指令,將這個變量所在緩存行的數據寫回到系統內存。但是,就算寫回到內存,如果其他處理器緩存的值還是舊的,再執行計算操作就會有問題。
在多處理器下,為了保證各個處理器的緩存是一致的,就會實現緩存一致性協議,當某個CPU在寫數據時,如果發現操作的變量是共享變量,則會通知其他CPU告知該變量的緩存行是無效的,因此其他CPU在讀取該變量時,發現其無效會重新從主存中加載數據。
總結下來:
第一:使用volatile關鍵字會強制將修改的值立即寫入主存;
第二:使用volatile關鍵字的話,當線程2進行修改時,會導致線程1的工作內存中緩存變量的緩存行無效(反映到硬件層的話,就是CPU的L1或者L2緩存中對應的緩存行無效);
第三:由于線程1的工作內存中緩存變量的緩存行無效,所以線程1再次讀取變量的值時會去主存讀取。
是加在數組上的volatile嗎?
我們知道volatile可以修飾數組的,只是意思和它表面上看起來的樣子不同。舉個栗子,volatile int array[10]是指array的地址是volatile的而不是數組元素的值是volatile的.
用volatile修飾的Node
get操作可以無鎖是由于Node的元素val和指針next是用volatile修飾的,在多線程環境下線程A修改結點的val或者新增節點的時候是對線程B可見的。
其實就是為了使得Node數組在擴容的時候對其他線程具有可見性而加的volatile
總結
在1.8中ConcurrentHashMap的get操作全程不需要加鎖,這也是它比其他并發集合比如hashtable、用Collections.synchronizedMap()包裝的hashmap;安全效率高的原因之一。
get操作全程不需要加鎖是因為Node的成員val是用volatile修飾的和數組用volatile修飾沒有關系。
數組用volatile修飾主要是保證在數組擴容的時候保證可見性。
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