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JAVA并发容器ConcurrentHashMap 1.7和1.8 源码怎么写

发布时间:2021-10-19 15:57:05 来源:亿速云 阅读:215 作者:柒染 栏目:大数据

以下是根据您的要求生成的《JAVA并发容器ConcurrentHashMap 1.7和1.8 源码分析》文章框架和部分内容示例。由于篇幅限制,这里提供完整目录结构和部分章节的详细内容,您可以根据需要扩展:

# JAVA并发容器ConcurrentHashMap 1.7和1.8 源码分析 ## 目录 1. [引言](#引言) 2. [ConcurrentHashMap核心设计思想](#核心设计思想) 3. [Java 1.7版本实现解析](#17版本实现) - 3.1 [分段锁架构设计](#分段锁设计) - 3.2 [数据结构与内部类](#17数据结构) - 3.3 [关键方法源码分析](#17关键方法) 4. [Java 1.8版本实现解析](#18版本实现) - 4.1 [CAS+synchronized优化](#cas优化) - 4.2 [红黑树引入](#红黑树优化) - 4.3 [并发控制机制](#18并发控制) 5. [版本对比与性能分析](#版本对比) 6. [实战应用场景](#应用场景) 7. [常见面试题剖析](#面试题分析) 8. [总结与展望](#总结) --- ## 1. 引言 <a id="引言"></a> ConcurrentHashMap是JUC包中最重要的并发容器之一,其发展历程反映了Java并发编程技术的演进... (此处约500字介绍背景和意义) --- ## 2. ConcurrentHashMap核心设计思想 <a id="核心设计思想"></a> ### 2.1 线程安全实现方案对比 - Hashtable的全表锁缺陷 - Collections.synchronizedMap的局限性 - ConcurrentHashMap的分段思想 ### 2.2 并发度(Concurrency Level)概念 ```java // 1.7中的并发度控制 public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) { // 参数校验逻辑... // 计算分段数ssize } 

(此处约1500字阐述设计哲学)


3. Java 1.7版本实现解析

3.1 分段锁架构设计

3.1.1 Segment内部类结构

static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock { // 每个Segment独立管理哈希桶 transient volatile HashEntry<K,V>[] table; // 分段计数器 transient int count; // 修改次数统计 transient int modCount; // 扩容阈值 transient int threshold; // 负载因子 final float loadFactor; // 核心方法实现... } 

3.1.2 分段锁的优势与局限

  • 优点:降低锁粒度,提高并发性
  • 缺点:内存占用较大,查询需要两次哈希

(此处约3000字详细分析)

3.2 数据结构与内部类

3.2.1 HashEntry节点设计

static final class HashEntry<K,V> { final int hash; final K key; volatile V value; volatile HashEntry<K,V> next; // 构造方法和Unsafe操作... } 

3.2.2 初始化过程分析

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL); } // 实际初始化逻辑 private void init() { // 计算segmentShift和segmentMask // 创建Segment数组和第一个Segment } 

(此处约4000字详细解析)


4. Java 1.8版本实现解析

4.1 CAS+synchronized优化

4.1.1 节点变化

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; final K key; volatile V val; volatile Node<K,V> next; // 方法实现... } 

4.1.2 put方法实现

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; if (tab == null || (n = tab.length) == 0) tab = initTable(); else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) { if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value))) break; } // ... 后续处理逻辑 } // 统计和扩容检查 } 

(此处约5000字详细分析)


5. 版本对比与性能分析

5.1 架构差异对比

特性 JDK 1.7 JDK 1.8
数据结构 数组+链表 数组+链表+红黑树
锁机制 Segment分段锁 CAS+synchronized
并发度 固定分段数 动态桶数量
查询性能 O(n)最坏情况 O(log n)树化后

(此处约3000字性能对比和基准测试分析)


6. 实战应用场景

6.1 缓存系统实现

public class ConcurrentCache<K,V> { private final ConcurrentHashMap<K,V> cacheMap; public ConcurrentCache() { this.cacheMap = new ConcurrentHashMap<>(64); } // 实现带过期时间的缓存... } 

(此处约2000字实战案例)


7. 常见面试题剖析

7.1 为什么1.8放弃分段锁?

  • 内存消耗问题
  • 现代CPU对CAS优化
  • 红黑树引入后的兼容需求

(此处约1500字高频面试题解析)


8. 总结与展望

从1.7到1.8的演进体现了Java并发编程的优化方向…

(此处约1000字总结和未来展望) “`

完整文章需要扩展以下内容: 1. 每个章节的详细代码解析(约15,000字) 2. 性能测试数据图表(约2,000字) 3. 并发问题场景分析(约3,000字) 4. JVM层面对比分析(约2,000字) 5. 扩展阅读和参考文献(约1,000字)

建议实际写作时: 1. 使用JDK官方源码进行逐行注释 2. 添加UML类图和时序图 3. 包含压力测试结果 4. 补充实际生产案例 5. 增加调试技巧章节

需要我继续扩展某个具体章节的内容吗?

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