集合框架中的HashTable,Stack,以及同步包装集合在高并发场景下都非常低效,java提供了并发包应对高并发场景。
我是李福春,我在准备面试,今天的问题是?
java提供了哪些并发的容器?ConcurrentHashMap如何保证线程安全?
java体系中的并发容器
java体系中有如下同步容器:
1, HashTable,Stack 同步容器,内部使用sychronized关键字保证同步操作;
2,同步包装器Collections.synchronizedMap(),内部也使用sychronized关键字保证同步操作;
3,并发包提供的同步容器,比如ConcurrentHashMap , CopyOnWriteArrayList , ArrayBlockingQueue,SynchronizedQueue
ConcurrentHashMap的同步分析
为何会出现ConcurrenHashMap?
1, HashTable在高并发场景下性能低下;
2,HashMap 不是线程安全的容器;
3,同步包装器虽然使用同步方法快提升了部分性能,但是还是不适合高并发场景下的性能需求;
接下来回答问题,ConcurrentHashMap如何保证线程安全?
java7
java7版本使用的是分离锁(segment)实际上是一种再入锁(RetrantLock)来保证线程安全;
segment的数量是concurrentLevel决定,默认值是16;
扩容的时候是针对单个segment扩容的,写操作也是,修改数据的时候锁定的部分,所以比较高效;
但是后去size可能不太准确。
数据结构如下图:
java8
java8中segment依然存在,不过不起结构上的作用,只起到保证序列化的兼容性。
内部使用volatile来保证数据存储的可见性;
利用CAS操作,在特定场景下进行无锁并发操作,内部的锁实际用的是syncronized;
因为在jdk8中,syncronized已经得到性能的优化,并且对比再入锁可以减少内存消耗。
见代码:
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) { if (key == null || value == null) throw new NullPointerException(); int hash = spread(key.hashCode()); int binCount = 0; for (Node<K,V>[] tab = table;;) { Node<K,V> f; int n, i, fh; K fk; V fv; if (tab == null || (n = tab.length) == 0) tab = initTable(); else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) { // 利用CAS去进行无锁线程安全操作,如果bin是空的 if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value))) break; } else if ((fh = f.hash) == MOVED) tab = helpTransfer(tab, f); else if (onlyIfAbsent // 不加锁,进行检查 && fh == hash && ((fk = f.key) == key || (fk != null && key.equals(fk))) && (fv = f.val) != null) return fv; else { V oldVal = null; synchronized (f) { // 细粒度的同步修改操作... } } // Bin超过阈值,进行树化 if (binCount != 0) { if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD) treeifyBin(tab, i); if (oldVal != null) return oldVal; break; } } } addCount(1L, binCount); return null; }
小结
本节回答了java提供的并发容器分类,以及ConcurrentHashMap在java7,java8中的是如何保证线程安全的。
面试官喜欢问分离锁,画一下数据结构就明确了。
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原文
https://segmentfault.com/a/1190000022145047
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