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CHM-扩容-transfer

CHM-扩容-transfer

作者: 01010100 | 来源:发表于2020-04-09 15:39 被阅读0次

    扩容最终要通过transfer方法来执行复制,扩容的目的就是将老table中的元素复制到新的更大的nextTable。

    大概流程

    我们知道transfer是支持多线程并发扩容的,扩容过程第一个线程从table.length开始领取一段区间的任务,后续线程依次递减领取,每个线程负责一段区间的复制,互不干扰。
    当线程完成这一段区间任务后,继续领取下一段待处理的区间,如所有任务区间都被领取完,进入退出流程,最后一个退出的线程负责再复查一遍。

    主要4个步骤

    1、初始化:第一个扩容的线程负责初始化
    初始化不需要加锁因为调用transfer之前都会通过compareAndSwap sizeCtl来判断,U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, xxx)
    2、任务执行控制和任务领取
    3、结束判断流程
    4、处理扩容复制

    比较难理解的

    1、第2步的while循环,通常要循环两遍,开始都是true,进入while循环之后才会赋值false
    2、第3步的recheck,最后结束扩容的线程还要再复查一遍
    3、第4步的链表拆分,挂靠到新nextTable的高低位

    变量

    成员变量

    • table
      老的table
    • nextTable
      新的table
    • transferIndex
      The next table index (plus one) to split while resizing.
      transferIndex就是控制任务区间的游标,表示当前待领取的任务区间的下标,初始值transferIndex=table.length,每领取一次就递减:transferIndex = transferIndex - stride
      当transferIndex<=0,说明所有任务区间都领取完毕,当前线程准备退出流程

    本地变量

    • advance
      控制任务的推进
    • finishing
      扩容结束标志,只有最后一个完成扩容的线程才能设置为true
    • i
      当前任务游标
      执行任务时在区间bound~nextIndex-1,从右边界往左执行。
      当i<bound说明当前区间任务执行完毕。
      当transferIndex<=0,i=-1,从而进入结束流程
    • bound
      当前任务区间左边界:成功领取任务时赋值:bound=nextBound=nextIndex-stride
    • nextIndex
      临时变量,准备领取任务时赋值:nextIndex=transferIndex,区间右边界
    • nextBound
      临时变量,成功领取任务时赋值:nextBound=nextIndex-stride,区间左边界
    /**
     * Moves and/or copies the nodes in each bin to new table. See
     * above for explanation.
     */
    private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
        int n = tab.length, stride;
        if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
            stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range                    //每个线程划分的范围
        if (nextTab == null) {            // initiating                         //1、初始化。第一个扩容的线程负责初始化
            try {                                                               //初始化不需要加锁因为调用transfer之前都会通过compareAndSwap sizeCtl来判断,U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, xxx)
                @SuppressWarnings("unchecked")
                Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];            //扩容至2倍
                nextTab = nt;
            } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
                sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
                return;
            }
            nextTable = nextTab;
            transferIndex = n;                                                  //初始化,设置transferIndex=tab.length
        }
        int nextn = nextTab.length;
        ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);             //占位节点,表示当前桶已有线程扩容,也可以用来表示当前table正在扩容
        boolean advance = true;                                                 //是否推进
        boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab //结束标志
        for (int i = 0, bound = 0;;) {                                          //进入table循环,领取扩容任务:i 当前任务游标,bound 当前任务区间最小下标
            Node<K,V> f; int fh;
            while (advance) {                                                   //2、任务执行控制和任务领取。while循环,通常要循环两遍,第一遍都是true,走入其中3步之一,会赋值false跳出循环
                int nextIndex, nextBound;
                if (--i >= bound || finishing)                                  //2.1、判断当前区间任务是否完成或扩容是否结束:当前任务区间未完成和扩容结束,都不需要再走第2/3步
                    advance = false;                                            //  当前任务区间未完成:继续完成区间任务,扩容结束:进入结束流程
                else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {                    //2.2、判断任务区间是否被领用完
                    i = -1;                                                     //  transferIndex<=0,所有任务区间都被领完,将i改成负数,好进入结束判断流程
                    advance = false;
                }
                else if (U.compareAndSwapInt
                         (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                          nextBound = (nextIndex > stride ?
                                       nextIndex - stride : 0))) {              //2.3、领用任务区间: transferIndex = transferIndex - stride
                    bound = nextBound;                                          //任务区间:bound~nextIndex-1
                    i = nextIndex - 1;                                          //游标,从nextIndex-1开始,递减至bound
                    advance = false;
                }
            }
            if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {                            //3、结束判断流程。 i<0 说明所有任务区间都已被领用
                int sc;
                if (finishing) {                                                //只有最后一个结束的线程finishing才有可能为true,其他线程的finishing始终为false
                    nextTable = null;                                           //正式结束扩容,nextTable重新赋空,并给table/sizeCtl赋值
                    table = nextTab;
                    sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
                    return;
                }
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) { //所有任务区间都已领完,扩容线程计数减一,当前线程准备退出扩容流程
                    if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)       //判断所有线程是否已扩容完成:第一个线程在扩容时:U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2),即sc == rs << RESIZE_STAMP_SHIFT + 2
                        return;                                                 //不想等说明还有其他线程未完成,当前直接退出
                    finishing = advance = true;                                 //当前线程已是最后一个线程,将finishing设置为true,并且将advance=true需要负责再检查一遍才能退出
                    i = n; // recheck before commit                             //i=n,重新遍历,再次复查整个table
                }
            }
            else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)                               //当前桶为空,直接设为已处理
                advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);                          
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)                                    //当前桶已处理
                advance = true; // already processed                            
            else {                                                              //4、处理扩容复制
                synchronized (f) {                                              //给头节点上锁
                    if (tabAt(tab, i) == f) {                                   //double check
                        Node<K,V> ln, hn;                                       //高低位,重新迁移的节点会分成高低位,拆开到新table不同的桶里
                        if (fh >= 0) {                                          //hash >0,说明是链表
                            int runBit = fh & n;                                //首节点和length取余,取余后结果只能为1或0,length=2^n(只有一位是1,其余都是0,格式如0001000)
                            Node<K,V> lastRun = f;
                            for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                                int b = p.hash & n;
                                if (b != runBit) {                              //如与前面节点的runBit不同,则更新runBit,并更新lastRun
                                    runBit = b;
                                    lastRun = p;
                                }
                            }
                            if (runBit == 0) {                                  //最后更新的runBit==0,则将其放入低位节点
                                ln = lastRun;
                                hn = null;
                            }
                            else {
                                hn = lastRun;
                                ln = null;
                            }
                            for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {   //再循环一遍将链表拆分成2个,取余是0的在低位,取余是1的高位
                                int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                                if ((ph & n) == 0)
                                    ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                                else
                                    hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
                            }
                            setTabAt(nextTab, i, ln);                           //将低位链表继续放在桶i的位置
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);                       //高位链表放到桶i+n的位置
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            advance = true;
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {                        //红黑树,同样的拆分
                            TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
                            TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
                            TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
                            int lc = 0, hc = 0;
                            for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                                int h = e.hash;
                                TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                                    (h, e.key, e.val, null, null);
                                if ((h & n) == 0) {
                                    if ((p.prev = loTail) == null)
                                        lo = p;
                                    else
                                        loTail.next = p;
                                    loTail = p;
                                    ++lc;
                                }
                                else {
                                    if ((p.prev = hiTail) == null)
                                        hi = p;
                                    else
                                        hiTail.next = p;
                                    hiTail = p;
                                    ++hc;
                                }
                            }
                            ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :  //节点数<6,转成链表,否则继续使用红黑树
                                (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
                            hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                                (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
                            setTabAt(nextTab, i, ln);
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            advance = true;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    

    参考:
    https://www.jianshu.com/p/2829fe36a8dd
    https://www.jianshu.com/p/487d00afe6ca

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