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最近看到了一篇文章 無鎖HASHMAP的原理與實(shí)現(xiàn)，很受用，做一些筆記。
Hashtable Collections.synchronizedMap ConcurrentHashMap在實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)上，都或多或少地用到了互斥鎖。
互斥鎖會(huì)造成線程阻塞，降低運(yùn)行效率，并有可能產(chǎn)生死鎖、優(yōu)先級翻轉(zhuǎn)等一系列問題。
無鎖鏈表的實(shí)現(xiàn)
如果一個(gè)鏈表在執(zhí)行插入操作時(shí)，不添加鎖，在多線程的情況下，可能會(huì)產(chǎn)生問題。
例如：
- 線程T1嘗試在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B之間插入節(jié)點(diǎn)C。該過程包括如下兩步：
C.next = B;A.next = C;
- 線程T2嘗試在節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B之間插入節(jié)點(diǎn)D。該過程包括如下兩步：
D.next = B;A.next = D;
如果我們不做任何判斷，可能造成其他線程插入節(jié)點(diǎn)的丟失。例如 T1 先執(zhí)行，T2 后執(zhí)行，則會(huì)丟失節(jié)點(diǎn)C。
我們可以利用 CAS 操作，在為節(jié)點(diǎn)A的 next 指針賦值時(shí)，判斷其是否仍然指向B，如果節(jié)點(diǎn)A的 next 指針發(fā)生了變化（例如指向了節(jié)點(diǎn)C）則重試整個(gè)插入操作。大致代碼如下：
private void listInsert(Node head, Node C) {
for (;;) { // 放在一個(gè)死循環(huán)中
Node A = findInsertionPlace(head);
Node B = A.next.get();
C.next.set(B);
if (A.next.compareAndSet(B, C))
return;
}
}
Node類的 next 字段為 AtomicReference<Node> 類型，即指向Node類型的原子性引用，具體使用請參見 Java 原子性引用 AtomicReference
無鎖鏈表的 查找操作 與普通鏈表沒有區(qū)別。
而其 刪除操作，則需要找到待刪除節(jié)點(diǎn)前方的節(jié)點(diǎn)A和后方的節(jié)點(diǎn)B，利用CAS操作驗(yàn)證并更新節(jié)點(diǎn)A的 next 指針，使其指向節(jié)點(diǎn)B。
無鎖 HashMap 的難點(diǎn)與突破
HashMap 主要有插入、刪除、查找以及 ReHash 四種基本操作。
一個(gè)典型的 HashMap 實(shí)現(xiàn)，會(huì)用到一個(gè)數(shù)組，數(shù)組的每項(xiàng)元素為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈表。
對于此鏈表，我們可以利用上文提到的操作方法，執(zhí)行插入、刪除以及查找操作。
