java 集群 ----1

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

java

最重要的是在集群中共享一个计数器，从而选择去连接那个数据源

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 　　首先来学习一下一个高并发性能的Map.ConcurrentHashMap

       ConcurrentHashMap 类中包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment。

　　        HashEntry 用来封装映射表的键 / 值对；
　　　　　Segment 用来充当锁的角色，每个 Segment 对象守护整个散列映射表的若干个桶。
   每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表。一个 ConcurrentHashMap 实例中包含由若干个 Segment 对象组成的数组。

       (补充：一个变量声明为volatile，就意味着这个变量是随时会被其他线程修改的，因此不能将它cache在线程memory中)

如图所示结构：插入了三个节点：

                 ConcurrentHashMap 在默认并发级别会创建包含 16 个 Segment 对象的数组。每个 Segment 的成员对象 table 包含若干个散列表的桶。每个桶是由 HashEntry 链接起来的一个链表。如果键能均匀散列，每个 Segment 大约守护整个散列表中桶总数的 1/16。  

 

          在 ConcurrentHashMap 中，线程对映射表做读操作时，一般情况下不需要加锁就可以完成，对容器做结构性修改的操作才需要加锁。下面以 put 操作为例说明对 ConcurrentHashMap 做结构性修改的过程。

首先，根据 key 计算出对应的 hash 值：

清单 4.Put 方法的实现

 public V put(K key, V value) { 
        if (value == null)          //ConcurrentHashMap 中不允许用 null 作为映射值
            throw new NullPointerException(); 
        int hash = hash(key.hashCode());        // 计算键对应的散列码
        // 根据散列码找到对应的 Segment 
        return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false); 
 }

 

然后，根据 hash 值找到对应的Segment 对象：


清单 5.根据 hash 值找到对应的 Segment

 /** 
     * 使用 key 的散列码来得到 segments 数组中对应的 Segment 
     */ 
 final Segment<K,V> segmentFor(int hash) { 
    // 将散列值右移 segmentShift 个位，并在高位填充 0 
    // 然后把得到的值与 segmentMask 相“与”
 // 从而得到 hash 值对应的 segments 数组的下标值
 // 最后根据下标值返回散列码对应的 Segment 对象
        return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask]; 
 }

 

最后，在这个 Segment 中执行具体的 put 操作：


清单 6.在 Segment 中执行具体的 put 操作

 V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) { 
            lock();  // 加锁，这里是锁定某个 Segment 对象而非整个 ConcurrentHashMap 
            try { 
                int c = count; 
                if (c++ > threshold)     // 如果超过再散列的阈值
                    rehash();              // 执行再散列，table 数组的长度将扩充一倍
                HashEntry<K,V>[] tab = table; 
                // 把散列码值与 table 数组的长度减 1 的值相“与”
                // 得到该散列码对应的 table 数组的下标值
                int index = hash & (tab.length - 1); 
                // 找到散列码对应的具体的那个桶
                HashEntry<K,V> first = tab[index]; 
                HashEntry<K,V> e = first; 
                while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key))) 
                    e = e.next; 
                V oldValue; 
                if (e != null) {            // 如果键 / 值对以经存在
                    oldValue = e.value; 
                    if (!onlyIfAbsent) 
                        e.value = value;    // 设置 value 值
                } 
                else {                        // 键 / 值对不存在 
                    oldValue = null; 
                    ++modCount;         // 要添加新节点到链表中，所以 modCont 要加 1  
                    // 创建新节点，并添加到链表的头部 
                    tab[index] = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value); 
                    count = c;               // 写 count 变量
                } 
                return oldValue; 
            } finally { 
                unlock();                     // 解锁
            } 
        }

 

这里的加锁操作是针对（键的 hash 值对应的）某个具体的 Segment，锁定的是该 Segment 而不是整个 ConcurrentHashMap。因为插入键 / 值对操作只是在这个 Segment 包含的某个桶中完成，不需要锁定整个ConcurrentHashMap。此时，其他写线程对另外 15 个Segment 的加锁并不会因为当前线程对这个 Segment 的加锁而阻塞。同时，所有读线程几乎不会因本线程的加锁而阻塞（除非读线程刚好读到这个 Segment 中某个 HashEntry 的 value 域的值为 null，此时需要加锁后重新读取该值）。

相比较于 HashTable 和由同步包装器包装的 HashMap每次只能有一个线程执行读或写操作，ConcurrentHashMap 在并发访问性能上有了质的提高。在理想状态下，ConcurrentHashMap 可以支持 16 个线程执行并发写操作（如果并发级别设置为 16），及任意数量线程的读操作。

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