HashMap，HashTable，ConcurrentHashMap的区别

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之前都是JDK1.5，1.6版本的，今天不巧系统升级了。。JavaSE6跟系统不兼容。。只好升级了JDK1.8

然后对比一下，发现各个版本的CurrentHashMap竟然还都不一样。。

这里就对比一下1.8的了。。

先看一下数据域，基本都是一个内部类的数组，不同的Map都是Node的，table是Entry的

 transient Entry<?,?>[] table;        //Hashtable
 transient Node<K,V>[] table;         //HashMap
 transient volatile Node<K,V>[] table;//ConcurrentHashMap

在看一下三个类的get方法

 HashMap
 public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

Hashtable
 public synchronized V get(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return (V)e.value;
            }
        }
        return null;
    }

 ConcreteHashMap
 public V get(Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
        int h = 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)))
                    return e.val;
            }
            else if (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))))
                    return e.val;
            }
        }
        return null;
    }

HashMap就不多说了，HashTable就是方法加上了sychronized，ConcurrentHashMap太复杂的看不懂。。只是知道tabAt方法如下

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

这里的U是sun.misc.Unsafe的一个对象，方法源码如下

 /***
   * Retrieves the value of the object field at the specified offset in the
   * supplied object with volatile load semantics.
   * 获取obj对象中offset偏移地址对应的object型field的值,支持volatile load语义。
   * 
   * @param obj the object containing the field to read.
   *    包含需要去读取的field的对象
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中object型field的偏移量
   */
  public native Object getObjectVolatile(Object obj, long offset);

原来是一个native方法。。。瞬间跪了的感觉。。。

同时查了一下sun.misc.Unsafe是何方神仙。。

Java不能直接访问操作系统底层，而是通过本地方法来访问，Unsafe提供了硬件级别的原子操作

再一次跪了有木有。。。。。原来为了性能竟然又回到硬件底层了。。但是ConcurrentHashMap如何实现线程安全的。。就不得而知了。。。

好吧，然后看一下put方法吧（get，put用的最多嘛。。）

首先是HashMap的

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
    
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

然后看一下Hashtable的

 public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

还是Hashtable简单粗暴，直接方法上面加上sychronized~

最后看看ConcurrentHashMap，可能又是Unsafe类吧。。。

 public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }

    /** Implementation for put and putIfAbsent */
    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, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            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) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

果然不出我所料调用了casTabAt方法

static final <K,V> boolean casTabAt(Node<K,V>[] tab, int i,Node<K,V> c, Node<K,V> v) {
        return U.compareAndSwapObject(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, c, v);
}

解释如下

 /***
   * Compares the value of the object field at the specified offset
   * in the supplied object with the given expected value, and updates
   * it if they match.  The operation of this method should be atomic,
   * thus providing an uninterruptible way of updating an object field.
   * 在obj的offset位置比较object field和期望的值，如果相同则更新。这个方法
   * 的操作应该是原子的，因此提供了一种不可中断的方式更新object field。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含要修改field的对象 
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *         <code>obj</code>中object型field的偏移量
   * @param expect the expected value of the field.
   *               希望field中存在的值
   * @param update the new value of the field if it equals <code>expect</code>.
   *               如果期望值expect与field的当前值相同，设置filed的值为这个新值
   * @return true if the field was changed.
   *              如果field的值被更改
   */
  public native boolean compareAndSwapObject(Object obj, long offset,Object expect, Object update);

好吧。。。再次跪了。。。

其他方法= =我就不一一看了。。

感觉ConcurrentHashMap在1.8版本里面好像都是调用native方法实现的。。。也就是说线程安全都是依靠底层硬件实现的（个人理解。。。如果不正确请指正。。。）

HashTable线程安全则是依靠方法简单粗暴的sychronized修饰，HashMap则没有相关的线程安全问题考虑。。

在以前的版本貌似ConcurrentHashMap引入了一个“分段锁”的概念，具体可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable，根据key.hashCode()来决定把key放到哪个HashTable中。在ConcurrentHashMap中，就是把Map分成了N个Segment，put和get的时候，都是现根据key.hashCode()算出放到哪个Segment中。

通过把整个Map分为N个Segment（类似HashTable），可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍。

= =上面这段文字参考http://blog.csdn.net/xuefeng0707/article/details/40834595

貌似JDK每次更新，都会对current包中的类进行大肆改动。。为了提升性能可以理解。。就是苦了我们这帮苦逼interviewee（OSC也有敏感字。。醉了）。。各种被问到。。。回答也不知道怎么是好。。

转载于:https://my.oschina.net/eviltuzki/blog/524701