Java——Java基础之ConcurrentHashMap-白红宇

Java——Java基础之ConcurrentHashMap

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发布时间：2019-03-04

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put 方法

put 操作是 ConcurrentHashMap 中最常见的操作之一。在 putVal 方法中，如果发现当前线程的 hash 碰撞（即当前 hash 值对应的槽位已经有值），并且该值为 -1（表示 MOVED），那么说明 Map 正在扩容。此时，helpTransfer 方法会被调用以协助扩容，以加快扩容速度。

transfer 扩容方法

transfer 方法负责将 Map 的元素从当前表中扩展到更大的表中。当 Map 的当前表已达到扩容阈值时，transfer 方法会被调用。具体来说：

通过 resizeStamp 方法获取当前表的长度。

如果 sizeCtl 的低 16 位不等于 resizeStamp，或者 sizeCtl 已经超过了阈值，或者 nextTable 为空，或者 transferIndex 小于等于 0，则终止扩容。

如果可以帮助扩容（即 sizeCtl 小于阈值），则将 sizeCtl 加 1，表示有多个线程在协助扩容。

如果不在协助扩容，则将 sizeCtl 更新为 resizeStamp + 2，表示当前线程将独立进行扩容。

helpTransfer 帮助扩容方法

helpTransfer 方法的主要作用是协助扩容。当 putVal 方法检测到当前 hash 碰撞（槽位已存在且值为 MOVED）时，会调用 helpTransfer 方法。该方法通过 fullAddCount 方法进行扩容操作。

size 方法 / mappingCount 方法

ConcurrentHashMap 的 size 方法返回当前 Map 中键值对的数量，但其最大值为 Integer.MAX_VALUE。由于 Map 的实际数量可能超过 Integer.MAX_VALUE，JDK 建议使用 mappingCount 方法代替 size 方法。

public int size() {
    long n = sumCount();
    return ((n < 0L) ? 0 : 
            (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE : 
            (int)n);
}
public long mappingCount() {
    long n = sumCount();
    return (n < 0L) ? 0L : n;
}

sumCount 方法

sumCount 方法用于统计 Map 中键值对的总数量。它通过遍历 counterCells 数组，累加每个 CounterCell 的 value。具体流程如下：

初始化 sum 为 baseCount。

如果 counterCells 不为空，则遍历 counterCells 数组，累加每个 cell 的 value 到 sum 中。

返回 sum。

put 方法

put 方法用于将键值对插入 Map 中。它会调用 putVal 方法，并在成功插入后调用 addCount 方法来更新计数器。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(key, value, false);
}
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    // ...（内部逻辑）
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}

addCount 方法

addCount 方法用于更新 Map 的计数器。它通过 CAS 操作尝试直接更新 baseCount。如果 CAS 操作失败，则通过 fullAddCount 方法进行批量更新。

如果 counterCells 为空或 baseCount 更新失败，则执行 fullAddCount 方法。

fullAddCount 方法会递增 binCount，直到操作成功。

扩容逻辑

当 Map 达到扩容阈值时，sizeCtl 会被更新为负值，表示需要扩容。具体流程如下：

通过 resizeStamp 方法获取当前表的长度。

如果 sizeCtl 的低 16 位不等于 resizeStamp，或者 sizeCtl 已经超过了阈值，或者 nextTable 为空，或者 transferIndex 小于等于 0，则终止扩容。

如果可以帮助扩容（即 sizeCtl 小于阈值），则将 sizeCtl 加 1，表示有多个线程在协助扩容。

如果不在协助扩容，则将 sizeCtl 更新为 resizeStamp + 2，表示当前线程将独立进行扩容。

通过以上方法，ConcurrentHashMap 实现了高效的线程安全 Map，能够在多线程环境下保持良好的性能。

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