续《ConcurrentHashMap的JDK1.7实现(上)》
rehash操作
rehash也就是扩容操作,扩容之后的容量是之前的两倍,所以扩容之后的newCapacity也是2^n的一个值。
private void rehash(HashEntry<K,V> node) {
/*
* 将table中每个节点重新分配到新的table中去。因为使用的是 *2的方式扩容,
* 每个元素在table中的索引要么为i(不变),要么是i+oldCapacity。
* 如:扩容前容量是16,当前HashEntry在table[]中的索引为3,则新的索引可能为3或者19。
* 在节点拷贝的过程中,有一些节点的next节点是不用调整的,就直接利用了。
* 据统计,在默认的threshold值时, 扩容只需要1/6的节点需要拷贝。
* 那些被替换掉的节点,在没有任何线程引用的时候,将会被GC回收。
* Entry accesses use plain array indexing because they are followed by volatile table write.
*/
HashEntry<K,V>[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
int newCapacity = oldCapacity << 1; // 容量*2操作
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
HashEntry<K,V>[] newTable =
(HashEntry<K,V>[]) new HashEntry[newCapacity];
int sizeMask = newCapacity - 1;
// 遍历扩容前节点
for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) {
HashEntry<K,V> e = oldTable[i];
if (e != null) {
HashEntry<K,V> next = e.next;
int idx = e.hash & sizeMask;
if (next == null) // 若链表为单节点
newTable[idx] = e;
else { // 重复利用一些扩容后,next不变的节点,这些节点在原先链表的尾部
HashEntry<K,V> lastRun = e;
int lastIdx = idx;
for (HashEntry<K,V> last = next;
last != null;
last = last.next) {
int k = last.hash & sizeMask;
if (k != lastIdx) {
lastIdx = k;
lastRun = last;
}
}
newTable[lastIdx] = lastRun;
// 对于next变化的节点重新计算hash(链表前面部分节点),然后重新插入
for (HashEntry<K,V> p = e; p != lastRun; p = p.next) {
V v = p.value;
int h = p.hash;
int k = h & sizeMask;
HashEntry<K,V> n = newTable[k];
newTable[k] = new HashEntry<K,V>(h, p.key, v, n);
}
}
}
}
int nodeIndex = node.hash & sizeMask; // 将需要put的新node插入
node.setNext(newTable[nodeIndex]);
newTable[nodeIndex] = node;
table = newTable;
}
从上面的代码流程可以看出,其扩容步骤大致如下:
(1)首先计算出newCapacity的容量;
(2)然后循环table[],重新分配每条链表上面的元素。因为使用的是 *2的方式扩容,每个元素在table中的索引要么为i(不变),要么是i+oldCapacity。如:扩容前容量是16,当前HashEntry在table[]中的索引为3,则新的索引可能为3或者19。
(3)拷贝过程中,如果为单链表则直接赋值;在节点拷贝的过程中,有一些节点的next节点是不用调整的(链表后端部分片段),就直接利用了;对于前端部分的片段,则重新hash,然后插入到对应的链表中。
(4)最后再将需要put进来的node,在扩容后的结构中插入。
size()
ConcurrentHashMap的size()操作需要统计所有的Segment中的HashEntry数量,最大为Integer.MAX_VALUE。因为在统计个过程中,有可能出现多线程修改的问题。即便如此,ConcurrentHashMap首先会用无锁尝试3次,如果统计失败,再加锁统计。代码如下:
public int size() {
// 首先尝试3次无锁的统计,如果失败,再进入加锁统计
final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
int size;
boolean overflow; // 当大小超过 32 bits 时为true
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) {// 加锁统计
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock(); // force creation
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
// 尝试3次无锁统计,这里面通过统计前后的modCount值的和 变化,这个值在每个Segment中,每一次变更操作都会递增,类似于Segment的版本号
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;
}
containsValue()
containsValue()方法的思想和size()的基本相同,下面贴出代码,相信查看备注即可。
public boolean containsValue(Object value) {
// Same idea as size()
if (value == null)
throw new NullPointerException();
final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
boolean found = false;
long last = 0;
int retries = -1;
try {
outer: for (;;) {
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {// 加锁统计
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock(); // force creation
}
long hashSum = 0L;
int sum = 0;
// 尝试3次无锁统计,这里面通过统计前后的modCount值的和 变化,这个值在每个Segment中,每一次变更操作都会递增,类似于Segment的版本号
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
HashEntry<K,V>[] tab;
Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null && (tab = seg.table) != null) {
for (int i = 0 ; i < tab.length; i++) {
HashEntry<K,V> e;
for (e = entryAt(tab, i); e != null; e = e.next) {
V v = e.value;
if (v != null && value.equals(v)) {
found = true;
break outer;
}
}
}
sum += seg.modCount;
}
}
if (retries > 0 && sum == last)
break;
last = sum;
}
} finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return found;
}