【transproxy源码分析】【qtdesigner源码】【slay 源码】c 高并发框架源码_高并发框架设计

时间:2024-12-26 01:29:04 编辑:easyexcel源码分析 来源:斗地主php源码

1.高并发编程-CountDownLatch深入解析
2.深入理解Linux的高高并epoll机制
3.ConcurrentHashMap源码解析(超级详细版本)

c 高并发框架源码_高并发框架设计

高并发编程-CountDownLatch深入解析

       CountDownLatch是一个用于在多线程环境中实现同步和等待的工具类,它允许一个或者多个线程一直等待,框架直到一组其他操作执行完成。源码在使用CountDownLatch时,发框首先需要指定一个整数值,架设计这表示线程将要等待的高高并transproxy源码分析操作数。当某个线程等待执行这些操作时,框架需要调用`await`方法。源码这个方法会让线程进入休眠状态,发框直到所有等待的架设计操作完成为止。操作完成后,高高并需要通过`countDown`方法减少CountDownLatch类的框架内部计数器。当内部计数器递减为0时,源码CountDownLatch会唤醒所有调用`await`方法而休眠的发框线程。

       下面是架设计一个简单的代码示例,演示了CountDownLatch的基本使用。假设我们有一个场景,5位运动员参加跑步比赛,发令枪响起后,5个计时器开始分别计时,直到所有运动员都到达终点。具体代码如下:

       java

       // 输出结果示例,由于HTML格式限制,此代码将无法直接执行,仅提供概念示例

       代码演示了CountDownLatch的简单使用场景,展示了线程等待和唤醒机制。

       接下来,我们深入分析CountDownLatch的核心方法:

       构造方法 `CountDownLatch(int count)`:根据给定的`count`参数构建CountDownLatch实例,内部创建了一个Sync实例。Sync是CountDownLatch的一个内部类,其构造方法用于初始化内部计数器。

       `await()` 方法:当该方法被调用时,当前线程会阻塞,直到内部计数器的值等于零或当前线程被中断。

       `countDown()` 方法:内部计数器减一,如果计数达到零,则唤醒所有等待的线程。

       进一步,让我们分析CountDownLatch的源码实现,特别是构造方法和核心方法的实现细节。从类图开始,我们可以看到CountDownLatch内部的Sync类继承了AbstractQueuedSynchronizer,这是Java并发框架中的基础类。通过构造方法、`await`和`countDown`方法的具体实现,我们可以深入了解CountDownLatch的工作原理。

       使用CountDownLatch时,通常将它与线程池、异步操作结合使用。例如,在实际工作中,如果需要在客户端执行一个同步请求查询用户的风险等级,而服务端则需要请求多个子系统获取数据,可以使用CountDownLatch。通过并发请求多个子系统并使用CountDownLatch在获取所有子系统数据后再进行风险评估,可以显著减少处理时间。

       在面试中,可能会遇到关于CountDownLatch和CyclicBarrier的比较问题。两者都是用于线程间等待的工具,但侧重点不同。CountDownLatch主要用于等待一组其他线程的操作完成,而CyclicBarrier则是一组线程间的等待至某同步点。此外,CyclicBarrier的计数器可以重复使用,而CountDownLatch的计数器则不能。

深入理解Linux的epoll机制

       在Linux系统之中有一个核心武器:epoll池,在高并发的qtdesigner源码,高吞吐的IO系统中常常见到epoll的身影。

IO多路复用

       在Go里最核心的是Goroutine,也就是所谓的协程,协程最妙的一个实现就是异步的代码长的跟同步代码一样。比如在Go中,网络IO的read,write看似都是同步代码,其实底下都是异步调用,一般流程是:

write(/*IO参数*/)请求入队等待完成后台loop程序发送网络请求唤醒业务方

       Go配合协程在网络IO上实现了异步流程的同步代码化。核心就是用epoll池来管理网络fd。

       实现形式上,后台的程序只需要1个就可以负责管理多个fd句柄,负责应对所有的业务方的IO请求。这种一对多的IO模式我们就叫做IO多路复用。

       多路是指?多个业务方(句柄)并发下来的IO。

       复用是指?复用这一个后台处理程序。

       站在IO系统设计人员的角度,业务方咱们没办法提要求,因为业务是上帝,只有你服从的份,他们要创建多个fd,那么你就需要负责这些fd的处理,并且最好还要并发起来。

       业务方没法提要求,那么只能要求后台loop程序了!

       要求什么呢?快!快!快!这就是最核心的要求,处理一定要快,要给每一个fd通道最快的感受,要让每一个fd觉得,你只在给他一个人跑腿。

       那有人又问了,那我一个IO请求(比如write)对应一个线程来处理,这样所有的IO不都并发了吗?是可以,但是有瓶颈,线程数一旦多了,性能是反倒会差的。

       这里不再对比多线程和IO多路复用实现高并发之间的区别,详细的可以去了解下nginx和redis高并发的秘密。

最朴实的实现方式?

       我不用任何其他系统调用,能否实现IO多路复用?

       可以的。那么写个for循环,每次都尝试IO一下,读/写到了就处理,读/写不到就sleep下。这样我们不就实现了1对多的IO多路复用嘛。

whileTrue:foreach句柄数组{ read/write(fd,/*参数*/)}sleep(1s)

       慢着,有个问题,上面的程序可能会被卡死在第三行,使得整个系统不得运行,为什么?

       默认情况下,我们没有加任何参数create出的句柄是阻塞类型的。我们读数据的时候,如果数据还没准备好,是会需要等待的,当我们写数据的时候,如果还没准备好,默认也会卡住等待。所以,在上面伪代码第三行是可能被直接卡死,而导致整个线程都得到不到运行。

       举个例子,现在有,,slay 源码这3个句柄,现在读写都没有准备好,只要read/write(,/*参数*/)就会被卡住,但,这两个句柄都准备好了,那遍历句柄数组,,的时候就会卡死在前面,后面,则得不到运行。这不符合我们的预期,因为我们IO多路复用的loop线程是公共服务,不能因为一个fd就直接瘫痪。

       那这个问题怎么解决?

       只需要把fd都设置成非阻塞模式。这样read/write的时候,如果数据没准备好,返回EAGIN的错误即可,不会卡住线程,从而整个系统就运转起来了。比如上面句柄还未就绪,那么read/write(,/*参数*/)不会阻塞,只会报个EAGIN的错误,这种错误需要特殊处理,然后loop线程可以继续执行,的读写。

       以上就是最朴实的IO多路复用的实现了。但是好像在生产环境没见过这种IO多路复用的实现?为什么?

       因为还不够高级。for循环每次要定期sleep1s,这个会导致吞吐能力极差,因为很可能在刚好要sleep的时候,所有的fd都准备好IO数据,而这个时候却要硬生生的等待1s,可想而知。。。

       那有同学又要质疑了,那for循环里面就不sleep嘛,这样不就能及时处理了吗?

       及时是及时了,但是CPU估计要跑飞了。不加sleep,那在没有fd需要处理的时候,估计CPU都要跑到%了。这个也是无法接受的。

       纠结了,那sleep吞吐不行,不sleep浪费cpu,怎么办?

       这种情况用户态很难有所作为,只能求助内核来提供机制协助来。因为内核才能及时的管理这些通知和调度。

       我们再梳理下IO多路复用的需求和原理。IO多路复用就是1个线程处理多个fd的模式。我们的要求是:这个“1”就要尽可能的快,避免一切无效工作,要把所有的时间都用在处理句柄的IO上,不能有任何空转,sleep的时间浪费。

       有没有一种工具,我们把一箩筐的fd放到里面,只要有一个fd能够读写数据,后台loop线程就要立马唤醒,全部马力跑起来。其他时间要把cpu让出去。

       能做到吗?能,这种需求只能内核提供机制满足你。

这事Linux内核必须要给个说法?

       是的,想要不用sleep这种辣眼睛的strdup源码实现,Linux内核必须出手了,毕竟IO的处理都是内核之中,数据好没好内核最清楚。

       内核一口气提供了3种工具select,poll,epoll。

       为什么有3种?

       历史不断改进,矬->较矬->卧槽、高效的演变而已。

       Linux还有其他方式可以实现IO多路复用吗?

       好像没有了!

       这3种到底是做啥的?

       这3种都能够管理fd的可读可写事件,在所有fd不可读不可写无所事事的时候,可以阻塞线程,切走cpu。fd有情况的时候,都要线程能够要能被唤醒。

       而这三种方式以epoll池的效率最高。为什么效率最高?

       其实很简单,这里不详说,其实无非就是epoll做的无用功最少,select和poll或多或少都要多余的拷贝,盲猜(遍历才知道)fd,所以效率自然就低了。

       举个例子,以select和epoll来对比举例,池子里管理了个句柄,loop线程被唤醒的时候,select都是蒙的,都不知道这个fd里谁IO准备好了。这种情况怎么办?只能遍历这个fd,一个个测试。假如只有一个句柄准备好了,那相当于做了1千多倍的无效功。

       epoll则不同,从epoll_wait醒来的时候就能精确的拿到就绪的fd数组,不需要任何测试,拿到的就是要处理的。

epoll池原理

       下面我们看一下epoll池的使用和原理。

epoll涉及的系统调用

       epoll的使用非常简单,只有下面3个系统调用。

epoll_createepollctlepollwait

       就这?是的,就这么简单。

       epollcreate负责创建一个池子,一个监控和管理句柄fd的池子;

       epollctl负责管理这个池子里的fd增、删、改;

       epollwait就是负责打盹的,让出CPU调度,但是只要有“事”,立马会从这里唤醒;

epoll高效的原理

       Linux下,epoll一直被吹爆,作为高并发IO实现的秘密武器。其中原理其实非常朴实:epoll的实现几乎没有做任何无效功。我们从使用的角度切入来一步步分析下。

       首先,epoll的第一步是创建一个池子。这个使用epoll_create来做:

       原型:

intepoll_create(intsize);

       示例:

epollfd=epoll_create();if(epollfd==-1){ perror("epoll_create");exit(EXIT_FAILURE);}

       这个池子对我们来说是黑盒,这个黑盒是用来装fd的,我们暂不纠结其中细节。我们拿到了一个epollfd,这个epollfd就能唯一代表这个epoll池。

       然后,我们就要往这个epoll池里放fd了,这就要用到epoll_ctl了

       原型:

intepoll_ctl(intepfd,intop,intfd,structepoll_event*event);

       示例:

if(epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,,&ev)==-1){ perror("epoll_ctl:listen_sock");exit(EXIT_FAILURE);}

       上面,我们就把句柄放到这个池子里了,op(EPOLL_CTL_ADD)表明操作是增加、修改、sdwebimage源码删除,event结构体可以指定监听事件类型,可读、可写。

       第一个跟高效相关的问题来了,添加fd进池子也就算了,如果是修改、删除呢?怎么做到时间快?

       这里就涉及到你怎么管理fd的数据结构了。

       最常见的思路:用list,可以吗?功能上可以,但是性能上拉垮。list的结构来管理元素,时间复杂度都太高O(n),每次要一次次遍历链表才能找到位置。池子越大,性能会越慢。

       那有简单高效的数据结构吗?

       有,红黑树。Linux内核对于epoll池的内部实现就是用红黑树的结构体来管理这些注册进程来的句柄fd。红黑树是一种平衡二叉树,时间复杂度为O(logn),就算这个池子就算不断的增删改,也能保持非常稳定的查找性能。

       现在思考第二个高效的秘密:怎么才能保证数据准备好之后,立马感知呢?

       epoll_ctl这里会涉及到一点。秘密就是:回调的设置。在epoll_ctl的内部实现中,除了把句柄结构用红黑树管理,另一个核心步骤就是设置poll回调。

       思考来了:poll回调是什么?怎么设置?

       先说说file_operations->poll是什么?

       在fd篇说过,Linux设计成一切皆是文件的架构,这个不是说说而已,而是随处可见。实现一个文件系统的时候,就要实现这个文件调用,这个结构体用structfile_operations来表示。这个结构体有非常多的函数,我精简了一些,如下:

structfile_operations{ ssize_t(*read)(structfile*,char__user*,size_t,loff_t*);ssize_t(*write)(structfile*,constchar__user*,size_t,loff_t*);__poll_t(*poll)(structfile*,structpoll_table_struct*);int(*open)(structinode*,structfile*);int(*fsync)(structfile*,loff_t,loff_t,intdatasync);//....};

       你看到了read,write,open,fsync,poll等等,这些都是对文件的定制处理操作,对于文件的操作其实都是在这个框架内实现逻辑而已,比如ext2如果有对read/write做定制化,那么就会是ext2_read,ext2_write,ext4就会是ext4_read,ext4_write。在open具体“文件”的时候会赋值对应文件系统的file_operations给到file结构体。

       那我们很容易知道read是文件系统定制fd读的行为调用,write是文件系统定制fd写的行为调用,file_operations->poll呢?

       这个是定制监听事件的机制实现。通过poll机制让上层能直接告诉底层,我这个fd一旦读写就绪了,请底层硬件(比如网卡)回调的时候自动把这个fd相关的结构体放到指定队列中,并且唤醒操作系统。

       举个例子:网卡收发包其实走的异步流程,操作系统把数据丢到一个指定地点,网卡不断的从这个指定地点掏数据处理。请求响应通过中断回调来处理,中断一般拆分成两部分:硬中断和软中断。poll函数就是把这个软中断回来的路上再加点料,只要读写事件触发的时候,就会立马通知到上层,采用这种事件通知的形式就能把浪费的时间窗就完全消失了。

       划重点:这个poll事件回调机制则是epoll池高效最核心原理。

       划重点:epoll池管理的句柄只能是支持了file_operations->poll的文件fd。换句话说,如果一个“文件”所在的文件系统没有实现poll接口,那么就用不了epoll机制。

       第二个问题:poll怎么设置?

       在epoll_ctl下来的实现中,有一步是调用vfs_poll这个里面就会有个判断,如果fd所在的文件系统的file_operations实现了poll,那么就会直接调用,如果没有,那么就会报告响应的错误码。

staticinline__poll_tvfs_poll(structfile*file,structpoll_table_struct*pt){ if(unlikely(!file->f_op->poll))returnDEFAULT_POLLMASK;returnfile->f_op->poll(file,pt);}

       你肯定好奇poll调用里面究竟是实现了什么?

       总结概括来说:挂了个钩子,设置了唤醒的回调路径。epoll跟底层对接的回调函数是:ep_poll_callback,这个函数其实很简单,做两件事情:

       把事件就绪的fd对应的结构体放到一个特定的队列(就绪队列,readylist);

       唤醒epoll,活来啦!

       当fd满足可读可写的时候就会经过层层回调,最终调用到这个回调函数,把对应fd的结构体放入就绪队列中,从而把epoll从epoll_wait出唤醒。

       这个对应结构体是什么?

       结构体叫做epitem,每个注册到epoll池的fd都会对应一个。

       就绪队列很高级吗?

       就绪队列就简单了,因为没有查找的需求了呀,只要是在就绪队列中的epitem,都是事件就绪的,必须处理的。所以就绪队列就是一个最简单的双指针链表。

       小结下:epoll之所以做到了高效,最关键的两点:

       内部管理fd使用了高效的红黑树结构管理,做到了增删改之后性能的优化和平衡;

       epoll池添加fd的时候,调用file_operations->poll,把这个fd就绪之后的回调路径安排好。通过事件通知的形式,做到最高效的运行;

       epoll池核心的两个数据结构:红黑树和就绪列表。红黑树是为了应对用户的增删改需求,就绪列表是fd事件就绪之后放置的特殊地点,epoll池只需要遍历这个就绪链表,就能给用户返回所有已经就绪的fd数组;

哪些fd可以用epoll来管理?

       再来思考另外一个问题:由于并不是所有的fd对应的文件系统都实现了poll接口,所以自然并不是所有的fd都可以放进epoll池,那么有哪些文件系统的file_operations实现了poll接口?

       首先说,类似ext2,ext4,xfs这种常规的文件系统是没有实现的,换句话说,这些你最常见的、真的是文件的文件系统反倒是用不了epoll机制的。

       那谁支持呢?

       最常见的就是网络套接字:socket。网络也是epoll池最常见的应用地点。Linux下万物皆文件,socket实现了一套socket_file_operations的逻辑(net/socket.c):

staticconststructfile_operationssocket_file_ops={ .read_iter=sock_read_iter,.write_iter=sock_write_iter,.poll=sock_poll,//...};

       我们看到socket实现了poll调用,所以socketfd是天然可以放到epoll池管理的。

       还有吗?

       有的,其实Linux下还有两个很典型的fd,常常也会放到epoll池里。

       eventfd:eventfd实现非常简单,故名思义就是专门用来做事件通知用的。使用系统调用eventfd创建,这种文件fd无法传输数据,只用来传输事件,常常用于生产消费者模式的事件实现;

       timerfd:这是一种定时器fd,使用timerfd_create创建,到时间点触发可读事件;

       小结一下:

       ext2,ext4,xfs等这种真正的文件系统的fd,无法使用epoll管理;

       socketfd,eventfd,timerfd这些实现了poll调用的可以放到epoll池进行管理;

       其实,在Linux的模块划分中,eventfd,timerfd,epoll池都是文件系统的一种模块实现。

思考

       前面我们已经思考了很多知识点,有一些简单有趣的知识点,提示给读者朋友,这里只抛砖引玉。

       问题:单核CPU能实现并行吗?

       不行。

       问题:单线程能实现高并发吗?

       可以。

       问题:那并发和并行的区别是?

       一个看的是时间段内的执行情况,一个看的是时间时刻的执行情况。

       问题:单线程如何做到高并发?

       IO多路复用呗,今天讲的epoll池就是了。

       问题:单线程实现并发的有开源的例子吗?

       redis,nginx都是非常好的学习例子。当然还有我们Golang的runtime实现也尽显高并发的设计思想。

总结

       IO多路复用的原始实现很简单,就是一个1对多的服务模式,一个loop对应处理多个fd;

       IO多路复用想要做到真正的高效,必须要内核机制提供。因为IO的处理和完成是在内核,如果内核不帮忙,用户态的程序根本无法精确的抓到处理时机;

       fd记得要设置成非阻塞的哦,切记;

       epoll池通过高效的内部管理结构,并且结合操作系统提供的poll事件注册机制,实现了高效的fd事件管理,为高并发的IO处理提供了前提条件;

       epoll全名eventpoll,在Linux内核下以一个文件系统模块的形式实现,所以有人常说epoll其实本身就是文件系统也是对的;

       socketfd,eventfd,timerfd这三种”文件“fd实现了poll接口,所以网络fd,事件fd,定时器fd都可以使用epoll_ctl注册到池子里。我们最常见的就是网络fd的多路复用;

       ext2,ext4,xfs这种真正意义的文件系统反倒没有提供poll接口实现,所以不能用epoll池来管理其句柄。那文件就无法使用epoll机制了吗?不是的,有一个库叫做libaio,通过这个库我们可以间接的让文件使用epoll通知事件,以后详说,此处不表;

后记

       epoll池使用很简洁,但实现不简单。还是那句话,Linux内核帮你包圆了。

       今天并没有罗列源码实现,以很小的思考点为题展开,简单讲了一些epoll的思考,以后有机会可以分享下异步IO(aio)和epoll能产生什么火花?Golang是怎样使用epoll池的?敬请期待哦。

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ConcurrentHashMap源码解析(超级详细版本)

       concurrentHashMap概述

       concurrentHashMap是HashMap的线程安全版本,是juc包中提供的。利用volatile关键字和cas还有synchronized关键字对hashMap进行改造,使其变为线程安全的。其很多特性和hashMap是一样的,hashMap的源码可以去看我之前的博客:/article/.html

       但是与hashMap区别不只是线程安全方面,还有就是concurrentHashMap不允许key和value为空,这点在后面源码解析也可以看到,本文章主要分析JDK1.8及之后的版本,1.7之前的版本会提一点,不会对源码进行详细的解析。

数据结构图解

       自我感觉学一个东西首先要了解他的架构图,包括框架,这样我们可以有一个整体的框架,学习起来也会更轻松。接下来我们来看concurrentHashMap的数据结构图,下面两张是从别人博客里面摘的(ps:感觉很多博客都是这两张图,就不注明出处了,我:拿来吧你0.0)

       1.8:

       1.7:

       如图,1.8版本之后,concurrentHashMap和hashMap数据结构基本是一致的,唯一的区别就是concurrentHashMap是在操作链表或者红黑树时对node数组中的每一个链表或红黑树加锁,其他时候利用cas来保证线程同步。并且利用volatile关键字,保证了table数组、标索引等的可见性,结合cas,在不加锁的情况下保证线程同步,相较于1.7,还引入了红黑树,极大的优化了速度。

       1.7版本之前,concurrentHashMap是利用分段锁,将entry数组分为多个segment数组,然后当我们插入数据时对segment加锁,相较于hashTable的全部加锁速度快了不少,并且能够至此一定的并发操作,但是速度方面还是不够优秀。

源码解析1.GET方法

       get方法比较简单,相对于put方法,只需要我们通过valotile关键字保证可见性就可以了,所以和hashMap差别不大

       在读这get源码之前,我们需要知道一个方法,这个方法在put中也被用到,我们需要理解他是干什么的:

staticfinal<K,V>Node<K,V>tabAt(Node<K,V>[]tab,inti){ return(Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab,((long)i<<ASHIFT)+ABASE);}

       这段代码主要是用来取table数组中的对应下标的元素的,可以看到调用了一个getObjectVolatile()方法,这个方法是Usafe类提供的一个方法,这个类提供了一些原子操作,是通过我们的本地方法实现的,也就是调用了C++代码

       然后是spread()方法,可以看到这个和我们hashmap中的hash()方法是一样的,只是和HASH_BITS进行了一次与运算,这个是用来使最高位为0,保证我们的哈希值为正数,代表是一个链表,若为1则为负数,代表一个红黑树,这个后面判断红黑树的时候会用到。

staticfinalintHASH_BITS=0x7fffffff;//usablebitsofnormalnodehashstaticfinalintspread(inth){ return(h^(h>>>))&HASH_BITS;}

       然后我们来看get的源码:

publicVget(Objectkey){ Node<K,V>[]tab;Node<K,V>e,p;intn,eh;Kek;inth=spread(key.hashCode());if((tab=table)!=null&&(n=tab.length)>0&&(e=tabAt(tab,(n-1)&h))!=null){ if((eh=e.hash)==h){ if((ek=e.key)==key||(ek!=null&&key.equals(ek)))returne.val;}elseif(eh<0)return(p=e.find(h,key))!=null?p.val:null;while((e=e.next)!=null){ if(e.hash==h&&((ek=e.key)==key||(ek!=null&&key.equals(ek))))returne.val;}}returnnull;}

       首先我们通过spread()方法计算出传入的key的hash值,如果table不为空并且(n-1)&h对应位置的节点不为空(n是table数组长度),

       那么就先判断对应位置根节点的hash值是否等于我们计算出的key值的hash值,如果相等就直接返回根节点的val值,否则就进行下一步

       若根接节点的hash值小于0,若小于0代表为红黑树,那么就采用红黑树的方式向下查找,找到有相同的值就返回,否则返回null。

       若接节点的hash值大于等于0,遍历node链表向下找,同样找到就返回值,否则返回null。

       到此,get方法结束。

2.PUT方法

       put方法相对就比较麻烦了,代码如下:

publicVput(Kkey,Vvalue){ returnputVal(key,value,false);}

       这里调用了putVal()方法,哪个false参数是代表当put的值重复时要不要替换,false代表要替换。然后我们看putVal()方法:

finalVputVal(Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent){ //判断key和value是否为空,为空直接抛出空指针异常if(key==null||value==null)thrownewNullPointerException();//计算hash值,和put方法中一致inthash=spread(key.hashCode());//用于记录链表长度intbinCount=0;for(Node<K,V>[]tab=table;;){ Node<K,V>f;intn,i,fh;//如果table未初始化,就先初始化tableif(tab==null||(n=tab.length)==0)tab=initTable();//如果要插入的table数组下标位置为空,则直接利用cas插入一个node即可elseif((f=tabAt(tab,i=(n-1)&hash))==null){ if(casTabAt(tab,i,null,newNode<K,V>(hash,key,value,null)))break;//nolockwhenaddingtoemptybin}//如果table数组正在扩容,那么就需要当前线程帮助其扩容elseif((fh=f.hash)==MOVED)tab=helpTransfer(tab,f);//如果下标位置有节点,并且没有在扩容else{ //记录要被替换的老数据VoldVal=null;//对table数组对应下表位置的根节点加锁synchronized(f){ if(tabAt(tab,i)==f){ //如果根节点hash大于等于0,代表为链表if(fh>=0){ binCount=1;//对链表进行遍历,binCount记录链表长度for(Node<K,V>e=f;;++binCount){ Kek;//如果有相同的节点if(e.hash==hash&&((ek=e.key)==key||(ek!=null&&key.equals(ek)))){ //将老数据进行保存oldVal=e.val;//根据参数条件,将节点的value值进行替换if(!onlyIfAbsent)e.val=value;break;}Node<K,V>pred=e;//如果没有相同节点,并且遍历到了最后一个节点if((e=e.next)==null){ //将节点拼接在链表最后面pred.next=newNode<K,V>(hash,key,value,null);break;}}}//如果根节点是树节点,用树的方式进行插入elseif(finstanceofTreeBin){ Node<K,V>p;binCount=2;if((p=((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash,key,value))!=null){ oldVal=p.val;if(!onlyIfAbsent)p.val=value;}}}}if(binCount!=0){ //判断链表长度,如果大于TREEIFY_THRESHOLD,也就是大于8if(binCount>=TREEIFY_THRESHOLD)//尝试进行扩容treeifyBin(tab,i);//如果是替换,那么返回替换前的valueif(oldVal!=null)returnoldVal;break;}}}//添加计数,判断是否需要扩容,如果正在扩容,则帮助扩容,扩容后再次判断是否需要再次扩容。//根据sizeCtl扩容阈值(注意还有一个SIZECTL,这两个并不是同一个东西)//判断是否达到阈值需要进行扩容,需要扩容的话,//判断是否正在扩容,正在扩容则帮助扩容addCount(1L,binCount);returnnull;}

       我们来看一下这个addcount()方法:

//从putVal传入的参数是1,binCount,binCount默认是0,只有hash冲突了才会大于1.且他的大小是链表的长度(如果不是红黑数结构的话)。privatefinalvoidaddCount(longx,intcheck){ CounterCell[]as;longb,s;//如果计数盒子不是空或者//如果修改baseCount失败if((as=counterCells)!=null||!U.compareAndSwapLong(this,BASECOUNT,b=baseCount,s=b+x)){ CounterCella;longv;intm;booleanuncontended=true;//如果计数盒子是空(尚未出现并发)//如果随机取余一个数组位置为空或者//修改这个槽位的变量失败(出现并发了)//执行fullAddCount方法。并结束if(as==null||(m=as.length-1)<0||(a=as[ThreadLocalRandom.getProbe()&m])==null||!(uncontended=U.compareAndSwapLong(a,CELLVALUE,v=a.value,v+x))){ fullAddCount(x,uncontended);return;}if(check<=1)return;s=sumCount();}//如果需要检查,检查是否需要扩容,在putVal方法调用时,默认就是要检查的。if(check>=0){ Node<K,V>[]tab,nt;intn,sc;//如果map.size()大于sizeCtl(达到扩容阈值需要扩容)且//table不是空;且table的长度小于1<<。(可以扩容)while(s>=(long)(sc=sizeCtl)&&(tab=table)!=null&&(n=tab.length)<MAXIMUM_CAPACITY){ //根据length得到一个标识intrs=resizeStamp(n);//如果正在扩容if(sc<0){ //如果sc的低位不等于标识符(校验异常sizeCtl变化了)//如果sc==标识符+1(扩容结束了,不再有线程进行扩容)(默认第一个线程设置sc==rs左移位+2,当第一个线程结束扩容了,就会将sc减一。这个时候,sc就等于rs+1)//如果sc==标识符+(帮助线程数已经达到最大)//如果nextTable==null(结束扩容了)//如果transferIndex<=0(转移状态变化了)//结束循环if((sc>>>RESIZE_STAMP_SHIFT)!=rs||sc==rs+1||sc==rs+MAX_RESIZERS||(nt=nextTable)==null||transferIndex<=0)break;//如果可以帮助扩容,那么将sc加1.表示多了一个线程在帮助扩容if(U.compareAndSwapInt(this,SIZECTL,sc,sc+1))//扩容transfer(tab,nt);}//如果不在扩容,将sc更新:标识符左移位然后+2.也就是变成一个负数。高位是标识符,低位初始是2.elseif(U.compareAndSwapInt(this,SIZECTL,sc,(rs<<RESIZE_STAMP_SHIFT)+2))//更新sizeCtl为负数后,开始扩容。transfer(tab,null);s=sumCount();}}}

       x参数表示的此次需要对表中元素的个数加几。check参数表示是否需要进行扩容检查,大于等于0需要进行检查,而我们的putVal方法的binCount参数最小也是0,因此,每次添加元素都会进行检查。(除非是覆盖操作),下面是详细步骤:

       判断计数盒子(counterCells)属性是否是空,如果是空,就尝试修改baseCount变量,对该变量进行加X。

       如果计数盒子不是空,或者修改baseCount变量失败了,则放弃对baseCount进行操作。

       如果计数盒子是null或者计数盒子的length是0,或者随机取一个位置是null,那么就对刚刚的元素进行CAS赋值。

       如果赋值失败,或者满足上面的条件,则调用fullAddCount方法重新死循环插入。

       这里如果操作baseCount失败了(或者计数盒子不是Null),且对计数盒子赋值成功,那么就检查check变量,如果该变量小于等于1.直接结束。否则,计算一下count变量。

       如果check大于等于0,说明需要对是否扩容进行检查。

       如果map的size大于sizeCtl(扩容阈值),且table的长度小于1<<,那么就进行扩容。

       根据length得到一个标识符,然后,判断sizeCtl状态,如果小于0,说明要么在初始化,要么在扩容。

       如果正在扩容,那么就校验一下数据是否变化了(具体可以看上面代码的注释)。如果检验数据不通过,break。

       如果校验数据通过了,那么将sizeCtl加一,表示多了一个线程帮助扩容。然后进行扩容。

       如果没有在扩容,但是需要扩容。那么就将sizeCtl更新,赋值为标识符左移位——一个负数。然后加2。表示,已经有一个线程开始扩容了。然后进行扩容。然后再次更新count,看看是否还需要扩容。

       到此,我们的put方法结束了。

1.7与1.8的区别项目1..8同步机制分段锁,每个segment继承ReentrantLockCAS+synchronized保证并发更新数据结构数组+链表数组+链表+红黑树节点HashEntryNodeput操作多个线程同时竞争获取同一个segment锁,获取成功的线程更新map;失败的线程尝试多次获取锁仍未成功,则挂起线程,等待释放锁访问相应的bucket时,使用sychronizeded关键字,防止多个线程同时操作同一个bucket,如果该节点的hash不小于0,则遍历链表更新节点或插入新节点;如果该节点是TreeBin类型的节点,说明是红黑树结构,则通过putTreeVal方法往红黑树中插入节点;更新了节点数量,还要考虑扩容和链表转红黑树总结

       concurrentHashMap和hashMap相比,由于考虑了高并发,整体更加复杂,并且也更难以理解。本文只对put和get方法进行了详细的分析,其他方法相对来说比较简单,想要了解的朋友可以自己去查看源码。另外本次源码解析有错误的,欢迎各位指正,谢谢。