zoukankan      html  css  js  c++  java
  • JDK1.7 ConcurrentHashMap--解决高并发下的HashMap使用问题

    高并发下也可以使用HashTable 、Collections.synchronizedMap因为他们是线程安全的,但是却牺牲了性能,无论是读操作、写操作都是给整个集合加锁,导致同一时间内其他操作均为之阻塞。

    ConcurrentHashMap则兼容了安全和效率问题。

    ConcurrentHashMap的Segment概念:

    Segment是什么呢?Segment本身就相当于一个HashMap对象。

    同HashMap一样,Segment包含一个HashEntry数组,数组中的每一个HashEntry既是一个键值对,也是一个链表的头节点。

    单一的Segment结构如下:

    像这样的Segment对象,在ConcurrentHashMap集合中有多少个呢?有2的N次方个,共同保存在一个名为segments的数组当中。

    因此整个ConcurrentHashMap的结构如下:

     

    可以说,ConcurrentHashMap是一个二级哈希表。在一个总的哈希表下面,有若干个子哈希表。

    这样的二级结构,和数据库的水平拆分有些相似。

    ConcurrentHashMap采用了“锁分段技术”,每个segment就是一个区,读写操作高度自治,互相不干涉。

    Case1:不同Segment的并发写入

    不同Segment的写入是可以并发执行的。

    Case2:同一Segment的一写一读

     

    同一Segment的写和读是可以并发执行的。

    Case3:同一Segment的并发写入

     

    Segment的写入是需要上锁的,因此对同一Segment的并发写入会被阻塞。

    由此可见,ConcurrentHashMap当中每个Segment各自持有一把锁。在保证线程安全的同时降低了锁的粒度,让并发操作效率更高。

    Get方法:

    1.为输入的Key做Hash运算,得到hash值。

    2.通过hash值,定位到对应的Segment对象

    3.再次通过hash值,定位到Segment当中数组的具体位置。

    Put方法:

    1.为输入的Key做Hash运算,得到hash值。

    2.通过hash值,定位到对应的Segment对象

    3.获取可重入锁

    4.再次通过hash值,定位到Segment当中数组的具体位置。

    5.插入或覆盖HashEntry对象。

    6.释放锁。

    每个Segment都各自加锁,返回size怎么保持一致性?

    Size方法的目的是统计ConcurrentHashMap的总元素数量, 自然需要把各个Segment内部的元素数量汇总起来。

    但是,如果在统计Segment元素数量的过程中,已统计过的Segment瞬间插入新的元素,这时候该怎么办呢?

    ConcurrentHashMap的Size方法是一个嵌套循环,大体逻辑如下:

    1.遍历所有的Segment。

    2.把Segment的元素数量累加起来。

    3.把Segment的修改次数累加起来。

    4.判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。如果大于,说明统计过程中有修改,重新统计,尝试次数+1;如果不是。说明没有修改,统计结束。

    5.如果尝试次数超过阈值,则对每一个Segment加锁,再重新统计。

    6.再次判断所有Segment的总修改次数是否大于上一次的总修改次数。由于已经加锁,次数一定和上次相等。

    7.释放锁,统计结束。

    官方源代码如下:
    
    public int size() {
        // Try a few times to get accurate count. On failure due to
       // continuous async changes in table, resort to locking.
       final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
        int size;
        boolean overflow; // true if size overflows 32 bits
        long sum;         // sum of modCounts
        long last = 0L;   // previous sum
        int retries = -1; // first iteration isn't retry
        try {
            for (;;) {
                if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
                    for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
                        ensureSegment(j).lock(); // force creation
                }
                sum = 0L;
                size = 0;
                overflow = false;
                for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
                    Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
                    if (seg != null) {
                        sum += seg.modCount;
                        int c = seg.count;
                        if (c < 0 || (size += c) < 0)
                            overflow = true;
                    }
                }
                if (sum == last)
                    break;
                last = sum;
            }
        } finally {
            if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
                for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
                    segmentAt(segments, j).unlock();
            }
        }
        return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
    } 

    为什么这样设计呢?这种思想和乐观锁悲观锁的思想如出一辙。

    为了尽量不锁住所有Segment,首先乐观地假设Size过程中不会有修改。当尝试一定次数,才无奈转为悲观锁,锁住所有Segment保证强一致性。

  • 相关阅读:
    HTML转换成word文档
    泛型的导入导出的公用方法
    封装的分页jq
    用泛型做的分页类
    EntityFramework小知识
    泛型连接数据库
    在博客园看的一些小技巧
    渗透之路基础 -- SQL注入
    第一篇博客就这么开始了?!稍微介绍一下。
    正则基础用法
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/flgb/p/10639865.html
Copyright © 2011-2022 走看看