ConCurrentMap的分析和思考

由预备知识可以知道hashmap 的存储结构为：

（图像来自http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-hash/）

也是说：一个hashmap 内部含有一个Entity 类行的数组，这个数组中的元素都是Entity。实际上我们放入map 中的key 和 value 就对应一个Entity 对象，这个Entity 对象包含一个key、value、hashcode（key 的）和一个Entity 的引用，通过这个引用，Entity 可以形成一个链表。在图中，蓝色矩形方框代表数组，橙色椭圆代表Entity 对象。

注意HashMap 类不是线程安全的。

ConcurrentMap  主要的子类是ConcurrentHashMap。

原理：一个ConcurrentHashMap 由多个segment 组成，每个segment 包含一个Entity 的数组。这里比HashMap 多了一个segment 类。该类继承了ReentrantLock 类，所以本身是一个锁。当多线程对ConcurrentHashMap 操作时，不是完全锁住map， 而是锁住相应的segment 。这样提高了并发效率。

构造函数的分析：

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1.     public ConcurrentHashMap() { 
2.         this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL); 
3.     } 

/**

* Creates a new, empty map with a default initial capacity (16),

* load factor (0.75) and concurrencyLevel (16).

*/

public ConcurrentHashMap() {

this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL);

}

这是ConcurrentHashMap 的无参构造函数，可以看到默认大小为16，负载因子0.75，并发级别为16.

Put 函数的分析：

[java] view plain copy print ?

1.     public V put(K key, V value) { 
2.         if (value == null) 
3.             throw new NullPointerException(); 
4.         int hash = hash(key.hashCode()); 
5.         return segmentFor(hash).put(key, hash, value,false); 
6.     } 

/**

* Maps the specified key to the specified value in this table.

* Neither the key nor the value can be null.

*

* <p> The value can be retrieved by calling the <tt>get</tt> method

* with a key that is equal to the original key.

*

* @param key key with which the specified value is to be associated

* @param value value to be associated with the specified key

* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or

* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>

* @throws NullPointerException if the specified key or value is null

*/

public V put(K key, V value) {

if (value == null)

throw new NullPointerException();

int hash = hash(key.hashCode());

return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);

}

可以看出通过hash() 函数得到key 的哈希值，在得到相应的segment，在通过segment 存储Entity。

同时为了避免“检测再修改”（有条件线程安全参见[2]）等并发问题，ConcurrentHashMap 提供了putIfAbsent(K key, V value)  方法，当key 不存在时，添加。（key 的存在靠两个条件，一个是key的hashcode方法，另外一个是key 的equal 方法）

优点：由于对对应segment  加锁，而不是锁定整个map，并发性得到了提高。能够直接提高插入、检索以及移除操作的可伸缩性。

缺点：当遍历map 中的元素时，需要获取所有的segment 的锁，使用遍历时慢。锁的增多，占用了系统的资源。使得对整个集合进行操作的一些方法（例如

size()

或

isEmpty()

）的实现更加困难，因为这些方法要求一次获得许多的锁，并且还存在返回不正确的结果的风险