前面几篇文章分析了并发hashmap的put方法及其相关方法,,那么接下来本篇文章相对之前几篇难度会小一些。

本篇文章介绍concurrenthashmapget方法和remove方法。

1、get方法

get方法:获取元素,根据目标key所在桶的第一个元素的不同采用不同的方式获取元素,关键点在于find()方法的重写。

public v get(object key) {
    // tab 引用map.table
    // e 当前元素(用于循环遍历)
    // p 目标节点
    // n table数组长度
    // eh 当前元素hash
    // ek 当前元素key
    node<k,v>[] tab; node<k,v> e, p; int n, eh; k ek;
    // 根据key.hashcode()计算hash: 扰动运算后得到得到更散列的hash值
    int h = spread(key.hashcode());
java    // --------------------------------------------------------------------------------
    // case1:
    // 如果元素所在的桶存在且里面有元素
    // 条件一:(tab = table) != null
    // 		true -> 表示已经put过数据,并且map内部的table也已经初始化完毕
    // 		false -> 表示创建完map后,并没有put过数据,map内部的table是延迟初始化的,只有第一次写数据时会触发初始化创建table逻辑
    // 条件二:(n = tab.length) > 0 如果为 true-> 表示table已经初始化
    // 条件三:(e = tabat(tab, (n - 1) & h)) != null
    // 		true -> 当前key寻址的桶位有值
    // 		false -> 当前key寻址的桶位中是null,是null直接返回null
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (e = tabat(tab, (n - 1) & h)) != null) {
        // 进入if代码块内部的前置条件:当前桶位有数据
java		// 如果第一个元素就是要找的元素,则直接返回
        // 对比头结点hash与查询key的hash是否一致
        // 条件成立:说明头结点与查询key的hash值完全一致
        if ((eh = e.hash) == h) {
            // 完全比对 查询key 和 头结点的key
            // 条件成立:说明头结点就是查询数据
            if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
                // 当e的hash值以及e对应的key都匹配目标元素时,则找到了,直接返回~
                return e.val;
        }
java        // --------------------------------------------------------------------------------
        // case2: eh < 0
        // 条件成立:即,hash小于0 分2种情况,是树或者正在扩容,需要借助find方法寻找元素,find的寻找方式依据node的不同子类有不同的实现方式:
        // 情况一:eh=-1 是fwd结点 -> 说明当前table正在扩容,且当前查询的这个桶位的数据已经被迁移走了,需要借助fwd结点的内部方法find去查询
        // 情况二:eh=-2 是treebin节点 -> 需要使用treebin 提供的find方法查询。
        else if (eh < 0)
            return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
java        // --------------------------------------------------------------------------------
        // case3: 前提条件 -> case1和case2条件不满足!
		// 说明是当前桶位已经形成链表的这种情况: 遍历整个链表寻找元素
        while ((e = e.next) != null) {
            if (e.hash == h &&
                ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
                return e.val;
        }
java    }
    return null;
}

1.1 forwardingnode 内部类(fwd结点)

get方法case2中,eh < 0会分2中情况:

情况一eh=-1 是fwd结点 -> 说明当前table正在扩容,且当前查询的这个桶位的数据已经被迁移走了,需要借助fwd结点的内部方法find去查询。

情况二eh = -2 是treebin节点 -> 需要使用treebin 提供的find方法查询。

下面就分析一下情况一,即当前桶位中是fwd结点。我们来分析一下fwd这个内部类,以及其内部的find方法:

static final class forwardingnode<k,v> extends node<k,v> {
    final node<k,v>[] nexttable;
    forwardingnode(node<k,v>[] tab) {
        super(moved, null, null, null);
        this.nexttable = tab;
    }
java    // fwd结点的find方法:
    node<k,v> find(int h, object k) {
        // loop to avoid arbitrarily deep recursion on forwarding nodes
        // tab 一定不为空:整个concurrenthashmap源码中,只有一个地方实例化forwardingnode,就是在transfer迁移数据方法中执行了:forwardingnode<k,v> fwd = new forwardingnode<k,v>(nexttab);(当某个桶位数据处理完毕后,将此桶位设置为fwd节点,其它写线程或读线程看到后,会有不同逻辑)
        node<k,v>[] tab = nexttable;
java        // ------------------------------------------------------------------------------
        // 自旋1
        outer: for (;;) {
            // n 表示为扩容而创建的新表的长度
            // e 表示在扩容而创建新表时,使用寻址算法得到的桶位头结点
            node<k,v> e; int n;
java            // 条件一:永远不成立
            // 条件二:永远不成立
            // 条件三:永远不成立
            // 条件四:在新扩容表中重新路由定位 hash 对应的头结点
            //        true ->  1.在oldtable中对应的桶位在迁移之前就是null
            //        false -> 2.扩容完成后,有其它写线程,将此桶位设置为了null
            if (k == null || tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
                (e = tabat(tab, (n - 1) & h)) == null)
                return null;
java            // ---------------------------------------------------------------------------
            // 自旋2
            // 前置条件:扩容后的表对应hash的桶位一定不是null,e为此桶位的头结点
            // e可能为哪些node类型?
            //		1.node 类型
            //		2.treebin 类型
            //		3.fwd类型
            for (;;) {
                // eh 新扩容后表指定桶位的当前节点的hash
                // ek 新扩容后表指定桶位的当前节点的key
                int eh; k ek;
                // case1条件成立:说明新扩容后的表,当前命中桶位中的数据,即为查询想要数据。
                if ((eh = e.hash) == h &&
                    ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
                    // 直接将e返回~
                    return e;
java                // case2: eh < 0 时
                // 1.treebin 类型    
                // 2.fwd类型(新扩容的表,在并发很大的情况下,可能在此方法再次拿到fwd类型),即可能又发生了扩容
                if (eh < 0) {
                    // 判断是否是fwd结点
                    if (e instanceof forwardingnode) {
                        // 是fwd结点
                        tab = ((forwardingnode<k,v>)e).nexttable;
                        // 跳转到自旋1
                        continue outer;
                    }
                    else// 不是fwd结点
                        // 说明此桶位 为 treebin 节点,使用treebin.find 查找红黑树中相应节点。
                        return e.find(h, k);
                }
java                // 前置条件:当前桶位头结点 并没有命中查询,说明此桶位是链表
                // 1.将当前元素指向链表的下一个元素
                // 2.判断当前元素的下一个位置是否为空
                //   	true -> 说明迭代到链表末尾,未找到对应的数据,返回null
                if ((e = e.next) == null)
                    return null;
            }
        }
    }
}

小节

(1)hash到元素所在的桶;

(2)如果桶中第一个元素就是该找的元素,直接返回;

(3)如果是树或者正在迁移元素,则调用各自node子类的find()方法寻找元素;

(4)如果是链表,遍历整个链表寻找元素;

(5)获取元素没有加锁;

2、remove方法

remove方法:删除元素跟添加元素一样,都是先找到元素所在的桶,然后采用分段锁的思想锁住整个桶,再进行操作。

public v remove(object key) {
// 调用替换节点方法
return replacenode(key, null, null);
}
java/**
* 结点替换:
* 参数1:object key -> 就表示当前结点的key
* 参数2:v value -> 要替换的目标值
* 参数3:object cv(compare value) -> 
* 			如果cv不为null,则需要既比对key,还要比对cv,这样个参数都一致,才能替换成目标值
*/
final v replacenode(object key, v value, object cv) {
// 计算key经过扰动运算后得到的hash
int hash = spread(key.hashcode());
// 自旋
for (node<k,v>[] tab = table;;) {
// f表示桶位头结点
// n表示当前table数组长度
// i表示hash命中桶位下标
// fh表示桶位头结点hash
node<k,v> f; int n, i, fh;
java        // ----------------------------------------------------------------------------
// case1:
// 条件一:tab == null  
//					true -> 表示当前map.table尚未初始化..  
//					false -> 表示当前map.table已经初始化
// 条件二:(n = tab.length) == 0  
//					true -> 表示当前map.table尚未初始化..  
//					false -> 已经初始化
// 条件三:(f = tabat(tab, i = (n - 1) & hash)) == null 
//					true -> 表示命中桶位中为null,直接break
if (tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
(f = tabat(tab, i = (n - 1) & hash)) == null)
// 如果目标key所在的桶不存在,跳出循环返回null
break;
java        // ----------------------------------------------------------------------------
// case2:
// 前置条件case2 ~ case3:当前桶位不是null
// 条件成立:fwd结点,说明当前table正在扩容中,当前是个写操作,所以当前线程需要协助table完成扩容。
else if ((fh = f.hash) == moved)
// 如果正在扩容中,则协助扩容
tab = helptransfer(tab, f);
java		// ----------------------------------------------------------------------------
// case3:
// 前置条件case2 ~ case3:当前桶位不是null
// 当前桶位是一个有数据的桶位,桶中可能是 "链表"也可能是"红黑树"treebin
else {
// 保留替换之前的数据引用
v oldval = null;
// 校验标记,在下面的casen中的if判断使用:标记是否处理过
boolean validated = false;
// 加锁当前桶位头结点,加锁成功之后会进入代码块。
synchronized (f) {
// 判断sync加锁是否为当前桶位头节点,防止其它线程,在当前线程加锁成功之前,修改过桶位 的头结点,导致锁错对象!
java                // --------------------------------------------------------------------
// case4:  tabat(tab, i) == f 再次验证当前桶第一个元素是否被修改过
// 条件成立:说明当前桶位头结点仍然为f,其它线程没修改过!
if (tabat(tab, i) == f) {
// --------------------------------------------------------------------
// case5:  fh >= 0 
// 条件成立:说明桶位为链表或者单个node
if (fh >= 0) {
// 校验标记置为true
validated = true;
java                        // e 表示当前循环处理结点
// pred 表示当前循环节点的上一个节点
node<k,v> e = f, pred = null;
// 遍历链表寻找目标节点
for (;;) {
// 表示当前节点key
k ek;
java                            // ------------------------------------------------------------
// case6:
// 条件一:e.hash == hash 
//			true->说明当前节点的hash与查找节点hash一致
// 条件二:((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
// case6的if条件成立,说明key 与查询的key完全一致。
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
// 找到了目标节点:当前节点的value,
v ev = e.val;
java                                // -----------------------------------------------------
// case7:  检查目标节点旧value是否等于cv
// 条件一:cv == null 
//			true -> 替换的值为null那么就是一个删除操作
// 条件二:cv == ev || (ev != null && cv.equals(ev)) 
//			true -> 那么是一个替换操作
if (cv == null || cv == ev ||
(ev != null && cv.equals(ev))) {
// 删除 或者 替换
// 将当前节点的值 赋值给 oldval 后续返回会用到~
oldval = ev;
java                                    // 目标value不等于null
// 如果条件成立:说明当前是一个替换操作
if (value != null)
// 直接替换
e.val = value;
// 条件成立:说明当前节点非头结点
else if (pred != null)
// 如果前置节点不为空,删除当前节点:
// 让当前节点的上一个节点,指向当前节点的下一个节点。
pred.next = e.next;
// 条件成里:说明当前节点即为头结点
else
// 如果前置节点为空,说明是桶中第一个元素,删除之:
// 只需要将桶位设置为头结点的下一个节点。
settabat(tab, i, e.next);
}
break;
}
pred = e;
// 遍历到链表尾部还没找到元素,跳出循环
if ((e = e.next) == null)
break;
}
}
java                    // --------------------------------------------------------------------
// case8:  f instanceof treebin
// 条件成立:treebin节点。
else if (f instanceof treebin) {
// 校验标记置为true
validated = true;
java                        // 转换为实际类型 treebin t
treebin<k,v> t = (treebin<k,v>)f;
// r 表示 红黑树根节点
// p 表示 红黑树中查找到对应key 一致的node
treenode<k,v> r, p;
java                        // 遍历树找到了目标节点:
// 条件一:(r = t.root) != null 理论上是成立
// 条件二:treenode.findtreenode 以当前节点为入口,向下查找key(包括本身节点)
//        true->说明查找到相应key 对应的node节点,会赋值给p
if ((r = t.root) != null &&
(p = r.findtreenode(hash, key, null)) != null) {
// 保存p.val 到pv
v pv = p.val;
java                            // 检查目标节点旧value是否等于cv:
// 条件一:cv == null 成立:不必对比value,就做替换或者删除操作
// 条件二:cv == pv ||(pv != null && cv.equals(pv)) 成立:说明“对比值”与当前p节点的值 一致
if (cv == null || cv == pv ||
(pv != null && cv.equals(pv))) {
// 替换或者删除操作
oldval = pv;
java                                // 如果value不为空则替换旧值
// 条件成立:替换操作
if (value != null)
p.val = value;
java                                // 如果value为空则删除元素
// 删除操作
else if (t.removetreenode(p))
// 如果删除后树的元素个数较少则退化成链表
// t.removetreenode(p)这个方法返回true表示删除节点后树的元素个数较少
settabat(tab, i, untreeify(t.first));
}
}
}
}
}
// ----------------------------------------------------------------------------
// casen: 如果处理过,不管有没有找到元素都返回
// 当其他线程修改过桶位头结点时,当前线程 sync 头结点 锁错对象时,validated 为false,会进入下次for自旋:
if (validated) {
// 如果找到了元素,返回其旧值
if (oldval != null) {
// 替换的值 为null,说明当前是一次删除操作,oldval !=null 成立,说明删除成功,更新当前元素个数计数器。
// 如果要替换的值为空,元素个数减1
if (value == null)
addcount(-1l, -1);
return oldval;
}
break;
}
}
}
java	// 没找到元素返回空
return null;
}

小节

(1)计算hash;

(2)如果所在的桶不存在,表示没有找到目标元素,返回;

(3)如果正在扩容,则协助扩容完成后再进行删除操作;

(4)如果是以链表形式存储的,则遍历整个链表查找元素,找到之后再删除;

(5)如果是以树形式存储的,则遍历树查找元素,找到之后再删除;

(6)如果是以树形式存储的,删除元素之后树较小,则退化成链表;

(7)如果确实删除了元素,则整个map元素个数减1,并返回旧值;

(8)如果没有删除元素,则返回null;

本篇文章结束,concurrenthashmap的大部分知识点分析完毕,下面一篇文章最后再分析一下treebin就收尾了!