前言

上篇我们介绍了ConcurrentHashMap的原理与实现,提到了get操作全程不需要加锁,这也是它比其他并发集合比如hashtable,Collections.synchronizedMap效率高的原因之一。但Get没有加锁的话,ConcurrentHashMap是如何保证读到的数据不是脏数据的呢?



//会发现源码中没有一处加了锁



volatile

普通的共享变量不能保证可见性,因为普通共享变量被修改之后,什么时候被写入主存是不确定的,当其他线程去读取时,此时内存中可能还是原来的旧值,因此无法保证可见性。Get不加锁,读到的数据是最新数据是因为Java提供了volatile关键字来保证可见性、有序性(但不保证原子性)。所以由于Node的元素val和指针next是用volatile修饰的,在多线程环境下线程A修改结点的val或者新增节点的时候是对线程B可见的。



static



为了提高处理速度,处理器不直接和内存进行通信,而是先将系统内存的数据读到内部缓存(L1,L2或其他)后再进行操作,但操作完不知道何时会写到内存。
如果对声明了volatile的变量进行写操作,JVM就会向处理器发送一条指令,将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是,就算写回到内存,如果其他处理器缓存的值还是旧的,再执行计算操作就会有问题。在多处理器下,为了保证各个处理器的缓存是一致的,就会实现缓存一致性协议,当某个CPU在写数据时,如果发现操作的变量是共享变量,则会通知其他CPU告知该变量的缓存行是无效的,因此其他CPU在读取该变量时,发现其无效会重新从主存中加载数据。




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总结下来:

  1. 使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存;
  2. 使用volatile关键字的话,当线程2进行修改时,会导致线程1的工作内存中缓存变量的缓存行无效(反映到硬件层的话,就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);
  3. 由于线程1的工作内存中缓存变量的缓存行无效,所以线程1再次读取变量的值时会去主存读取。

follow up: volatile修饰数组有什么意义?

我们知道volatile可以修饰数组的,只是意思和它表面上看起来的样子不同。举个栗子,volatile int array[10]是指array的地址是volatile的而不是数组元素的值是volatile的. 既然volatile修饰数组对get操作没有效果那加在数组上的volatile的目的是什么呢?其实就是为了使得Node数组在扩容的时候对其他线程具有可见性而加的volatile。可能存在的问题

ConcurrentHashMap 是设计为非阻塞的。在更新时会局部锁住某部分数据,但不会把整个表都锁住。同步读取操作则是完全非阻塞的。好处是在保证合理的同步前提下,效率很高。坏处是严格来说读取操作不能保证反映最近的更新。例如线程A调用putAll写入大量数据,期间线程B调用get,则只能get到目前为止已经顺利插入的部分数据。总结

Java提供了volatile关键字来保证可见性、有序性(但不保证原子性)。Get操作全程不需要加锁是因为Node的成员val是用volatile修饰的和数组用volatile修饰没有关系。数组用volatile修饰主要是保证在数组扩容的时候保证可见性。