关于 ConcurrentHashMap 1.8 中的线程探针哈希

ConcurrentHashMap 在累加键值对个数的 addCount 函数中，使用 ThreadLocalRandom.getProbe() 得到线程的探针哈希值。

在这里，这个探针哈希值的作用是哈希线程，将线程和数组中的不用元素对应起来，尽量避免线程争用同一数组元素。探针哈希值和 map 里使用的哈希值的区别是，当线程发生数组元素争用后，可以改变线程的探针哈希值，让线程去使用另一个数组元素，而 map 中 key 对象的哈希值，由于有定位 value 的需求，所以它是一定不能变的。

那么这个探针哈希值是在哪计算的呢？带着这个问题我们继续往下看。
ThreadLocalRandom.getProbe() 方法如下：

    /**
     * Returns the probe value for the current thread without forcing
     * initialization. Note that invoking ThreadLocalRandom.current()
     * can be used to force initialization on zero return.
     */
    static final int getProbe() {
        return UNSAFE.getInt(Thread.currentThread(), PROBE);
    }

PROBE 是什么？

    // Unsafe mechanics
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    ...
    private static final long PROBE;
    ...
    static {
        try {
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Class<?> tk = Thread.class;
            ...
            PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
            ...
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

可以看到 PROBE 表示的是 Thread 类 threadLocalRandomProbe 字段的偏移量。
所以 getProbe 方法的功能就是简单的返回当前线程 threadLocalRandomProbe 字段的值。

接着去 Thread 类看看这个 threadLocalRandomProbe 字段，

    /** Probe hash value; nonzero if threadLocalRandomSeed initialized */
    @sun.misc.Contended("tlr")
    int threadLocalRandomProbe;

Thread 类仅仅是定义了这个字段，并没有将其初始化，其初始化工作由 ThreadLocalRandom 类来做。
ThreadLocalRandom 类的 localInit 方法完成初始化工作，

    /**
     * Initialize Thread fields for the current thread.  Called only
     * when Thread.threadLocalRandomProbe is zero, indicating that a
     * thread local seed value needs to be generated. Note that even
     * though the initialization is purely thread-local, we need to
     * rely on (static) atomic generators to initialize the values.
     */
    static final void localInit() {
        // probeGenerator 是一个 AtomicInteger 类型
        // PROBE_INCREMENT 是一个静态常量，值为 0x9e3779b9
        int p = probeGenerator.addAndGet(PROBE_INCREMENT);
        int probe = (p == 0) ? 1 : p; // skip 0
        long seed = mix64(seeder.getAndAdd(SEEDER_INCREMENT));
        Thread t = Thread.currentThread(); // 获取当前线程
        // 通过 Unsafe 对象初始化当前线程的 threadLocalRandomSeed 字段
        UNSAFE.putLong(t, SEED, seed);
        // 通过 Unsafe 对象初始化当前线程的 threadLocalRandomProbe 字段
        UNSAFE.putInt(t, PROBE, probe);
    }

SEED 和 PROBE 类似，它表示的是 Thread 类 threadLocalRandomSeed 字段的偏移量。

在 ThreadLocalRandom 类的这个 localInit 方法里，同时初始化了当前线程的 threadLocalRandomSeed 字段和 threadLocalRandomProbe 字段。

所以在 Thread 类 threadLocalRandomProbe 字段上的注释中说：nonzero if threadLocalRandomSeed initialized。就是说如果 threadLocalRandomSeed 字段被初始化了，threadLocalRandomProbe 字段就非零。因为它俩是同时被初始化的。

除此之外，也可以通过 ThreadLocalRandom 类的 advanceProbe 方法更改当前线程 threadLocalRandomProbe 的值。

    /**
     * Pseudo-randomly advances and records the given probe value for the
     * given thread.
     */
    static final int advanceProbe(int probe) {
        probe ^= probe << 13;   // xorshift
        probe ^= probe >>> 17;
        probe ^= probe << 5;
        UNSAFE.putInt(Thread.currentThread(), PROBE, probe);
        return probe;
    }

ConcurrentHashMap 里的 fullAddCount 方法会调用 ThreadLocalRandom.localInit() 初始化当前线程的探针哈希值；当发生线程争用后，也会调用 ThreadLocalRandom.advanceProbe(h) 更改当前线程的探针哈希值，


    private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
        int h;
        if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
            ThreadLocalRandom.localInit();      // force initialization
            h = ThreadLocalRandom.getProbe();
            wasUncontended = true;
        }
        ...
        h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
        ...
    }

最后编辑于：2020.06.07 09:50:38