Java8之后的ConcurrentHashMap, 舍弃分段锁

概述

我们知道, 在 Java 5 之后,JDK 引入了 java.util.concurrent 并发包 ,其中最常用的就是 ConcurrentHashMap 了, 它的原理是引用了内部的 Segment ( ReentrantLock )  分段锁,保证在操作不同段 map 的时候, 可以并发执行, 操作同段 map 的时候,进行锁的竞争和等待。从而达到线程安全, 且效率大于 synchronized。

但是在 Java 8 之后, JDK 却弃用了这个策略,重新使用了 synchronized。

弃用原因

通过  JDK 的源码和官方文档看来, 他们认为的弃用分段锁的原因由以下几点:

  1. 加入多个分段锁浪费内存空间。
  2. 生产环境中, map 在放入时竞争同一个锁的概率非常小,分段锁反而会造成更新等操作的长时间等待。
  3. 为了提高 GC 的效率

新的同步方案

既然弃用了分段锁, 那么一定由新的线程安全方案, 我们来看看源码是怎么解决线程安全的呢?(源码保留了segment 代码, 但并没有使用)

put

首先通过 hash 找到对应链表过后, 查看是否是第一个object, 如果是, 直接用cas原则插入,无需加锁。

Node<K,V> f; int n, i, fh; K fk; V fv;
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
    tab = initTable(); // 这里在整个map第一次操作时,初始化hash桶, 也就是一个table
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
//如果是第一个object, 则直接cas放入, 不用锁
    if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value)))
        break;                   
}

然后, 如果不是链表第一个object, 则直接用链表第一个object加锁,这里加的锁是synchronized,虽然效率不如 ReentrantLock, 但节约了空间,这里会一直用第一个object为锁, 直到重新计算map大小, 比如扩容或者操作了第一个object为止。

synchronized (f) {// 这里的f即为第一个链表的object
    if (tabAt(tab, i) == f) {
        if (fh >= 0) {
            binCount = 1;
            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                K ek;
                if (e.hash == hash &&
                    ((ek = e.key) == key ||
                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                    oldVal = e.val;
                    if (!onlyIfAbsent)
                        e.val = value;
                    break;
                }
                Node<K,V> pred = e;
                if ((e = e.next) == null) {
                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key, value);
                    break;
                }
            }
        }
        else if (f instanceof TreeBin) { // 太长会用红黑树
            Node<K,V> p;
            binCount = 2;
            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                           value)) != null) {
                oldVal = p.val;
                if (!onlyIfAbsent)
                    p.val = value;
            }
        }
        else if (f instanceof ReservationNode)
            throw new IllegalStateException("Recursive update");
    }
}

最后

好啦, 打完收工!

以后别人再问你ConcurrentHashMap是如何实现的, 你是不是内心是这样的:

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