破4!《我想进大厂》之Java基础夺命连环16问(二)

发布于 2022-6-8 17:46
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好,说说HashMap原理吧?

HashMap主要由数组和链表组成,他不是线程安全的。核心的点就是put插入数据的过程,get查询数据以及扩容的方式。JDK1.7和1.8的主要区别在于头插和尾插方式的修改,头插容易导致HashMap链表死循环,并且1.8之后加入红黑树对性能有提升。

put插入数据流程

往map插入元素的时候首先通过对key hash然后与数组长度-1进行与运算((n-1)&hash),都是2的次幂所以等同于取模,但是位运算的效率更高。找到数组中的位置之后,如果数组中没有元素直接存入,反之则判断key是否相同,key相同就覆盖,否则就会插入到链表的尾部,如果链表的长度超过8,则会转换成红黑树,最后判断数组长度是否超过默认的长度*负载因子也就是12,超过则进行扩容。

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get查询数据

查询数据相对来说就比较简单了,首先计算出hash值,然后去数组查询,是红黑树就去红黑树查,链表就遍历链表查询就可以了。

resize扩容过程

扩容的过程就是对key重新计算hash,然后把数据拷贝到新的数组。

那多线程环境怎么使用Map呢?ConcurrentHashmap了解过吗?

多线程环境可以使用Collections.synchronizedMap同步加锁的方式,还可以使用HashTable,但是同步的方式显然性能不达标,而ConurrentHashMap更适合高并发场景使用。

ConcurrentHashmap在JDK1.7和1.8的版本改动比较大,1.7使用Segment+HashEntry分段锁的方式实现,1.8则抛弃了Segment,改为使用CAS+synchronized+Node实现,同样也加入了红黑树,避免链表过长导致性能的问题。

1.7分段锁

从结构上说,1.7版本的ConcurrentHashMap采用分段锁机制,里面包含一个Segment数组,Segment继承与ReentrantLock,Segment则包含HashEntry的数组,HashEntry本身就是一个链表的结构,具有保存key、value的能力能指向下一个节点的指针。

实际上就是相当于每个Segment都是一个HashMap,默认的Segment长度是16,也就是支持16个线程的并发写,Segment之间相互不会受到影响。

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put流程

其实发现整个流程和HashMap非常类似,只不过是先定位到具体的Segment,然后通过ReentrantLock去操作而已,后面的流程我就简化了,因为和HashMap基本上是一样的。

  1. 计算hash,定位到segment,segment如果是空就先初始化
  2. 使用ReentrantLock加锁,如果获取锁失败则尝试自旋,自旋超过次数就阻塞获取,保证一定获取锁成功
  3. 遍历HashEntry,就是和HashMap一样,数组中key和hash一样就直接替换,不存在就再插入链表,链表同样
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    get流程

get也很简单,key通过hash定位到segment,再遍历链表定位到具体的元素上,需要注意的是value是volatile的,所以get是不需要加锁的。

1.8CAS+synchronized

1.8抛弃分段锁,转为用CAS+synchronized来实现,同样HashEntry改为Node,也加入了红黑树的实现。主要还是看put的流程。

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put流程

  1. 首先计算hash,遍历node数组,如果node是空的话,就通过CAS+自旋的方式初始化
  2. 如果当前数组位置是空则直接通过CAS自旋写入数据
  3. 如果hash==MOVED,说明需要扩容,执行扩容
  4. 如果都不满足,就使用synchronized写入数据,写入数据同样判断链表、红黑树,链表写入和HashMap的方式一样,key hash一样就覆盖,反之就尾插法,链表长度超过8就转换成红黑树
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    get查询

get很简单,通过key计算hash,如果key hash相同就返回,如果是红黑树按照红黑树获取,都不是就遍历链表获取。

 

文章转自公众号:艾小仙

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已于2022-6-8 17:46:58修改
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