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编码最佳实践(4)--小心LinkedHashMap的get()方法

   这是一个来自实际项目的例子,在这个案例中,有同事基于jdk中的LinkedHashMap设计了一个LRUCache,为了提高性能,使用了 ReentrantReadWriteLock 读写锁:写锁对应put()方法,而读锁对应get()方法,期望通过读写锁来实现并发get()。
   代码实现如下:
private ReentrantReadWriteLock  lock = new ReentrantReadWriteLock ();
lruMap 
= new LinkedHashMap<K, V>(initialCapacity, loadFactor, true

public V get(K key) {
        lock.readLock().lock();
        
try {
                
return lruMap.get(key);
        } 
finally {
                lock.readLock().unlock();
        }
}

public int entries() {
        lock.readLock().lock();
        
try {
                
return lruMap.size();
        } 
finally {
                lock.readLock().unlock();
        }
}

public void put(K key, V value) {
        ...
        lock.writeLock().lock();
        
try {
        ...
                lruMap.put(key, value);
        ...
        } 
finally {
                lock.writeLock().unlock();
        }
}
   在测试中发现问题,跑了几个小时系统就会hung up,无法接收http请求。在将把线程栈打印出来检查后,发现很多http的线程都在等读锁。有一个 runnable的线程hold了写锁,但一直停在LinkedHashMap.transfer方法里。线程栈信息如下:
"http-0.0.0.0-8081-178" daemon prio=3 tid=0x0000000004673000 nid=0x135 waiting on condition [0xfffffd7f5759c000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0xfffffd7f7cc86928> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock$NonfairSync)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:156)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:811)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireShared(AbstractQueuedSynchronizer.java:941)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireShared(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
        at java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock$ReadLock.lock(ReentrantReadWriteLock.java:594)
        ......
"http-0.0.0.0-8081-210" daemon prio=3 tid=0x0000000001422800 nid=0x155 runnable [0xfffffd7f5557c000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
        at java.util.LinkedHashMap.transfer(LinkedHashMap.java:234)
        at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:463)
        at java.util.LinkedHashMap.addEntry(LinkedHashMap.java:414)
        at java.util.HashMap.put(HashMap.java:385)
        ......
    大家都知道HashMap不是线程安全的,因此如果HashMap在多线程并发下,需要加互斥锁,如果put()不加锁,就很容易破坏内部链表,造成get()死循 环,一直hung住。这里有一个来自淘宝的例子,有对此现象的详细分析:https://gist.github.com/1081908
    但是在MSDP的这个例子中,由于ReentrantReadWriteLock 读写锁的存在,put()和get()方法是互斥,不会有上述读写竞争的问题。
    Google后发现这是个普遍存在的问题,其根结在于LinkedHashMap的get()方法会改变数据链表。我们来看一下LinkedHashMap的实现代码:


public V get(Object key) {
        Entry
<K,V> e = (Entry<K,V>)getEntry(key);
        
if (e == null)
                
return null;
        e.recordAccess(
this);
        
return e.value;
}

void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        LinkedHashMap
<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
        
if (lm.accessOrder) {
                lm.modCount
++;
                remove();
                addBefore(lm.header);
        }
}

void transfer(HashMap.Entry[] newTable) {
        
int newCapacity = newTable.length;
        
for (Entry<K,V> e = header.after; e != header; e = e.after) {
                
int index = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next 
= newTable[index];
                newTable[index] 
= e;
        }
}    
    前面LRUCache的代码中,是这样初始化LinkedHashMap的:
lruMap = new LinkedHashMap<K, V>(initialCapacity, loadFactor, true
    LinkedHashMap构造函数中的参数true表明LinkedHashMap按照访问的次序来排序。这里所谓的按照访问的次序来排序的含义是:当调用LinkedHashMap 的get(key)或者put(key, value)时,如果key在map中被包含,那么LinkedHashMap会将key对象的entry放在线性结构的最后。正是因为LinkedHashMap提 供按照访问的次序来排序的功能,所以它才需要改写HashMap的get(key)方法(HashMap不需要排序)和HashMap.Entry的recordAccess(HashMap)方法。注 意addBefore(lm.header)是将该entry放在header线性表的最后。(参考LinkedHashMap.Entry extends HashMap.Entry 比起HashMap.Entry多了before,  after两个域,是双向的)
    在上面的LRUCache中,为了提供性能,通过使用ReentrantReadWriteLock读写锁实现了并发get(),结果导致了并发问题。解决问题的方式很简单, 去掉读写锁,让put()/get()都使用普通互斥锁就可以了。当然,这样get()方法就无法实现并发读了,对性能有所影响。
   总结,在使用LinkedHashMap时,请小心LinkedHashMap的get()方法。

posted on 2012-06-18 12:31 sky ao 阅读(4291) 评论(1)  编辑  收藏 所属分类: java

评论

# re: 编码最佳实践(4)--小心LinkedHashMap的get()方法[未登录] 2013-01-04 12:58 feenn

说的不错,其实这段说明已经包含在Collections.synchronizedMap的API文档说明中了,所以官方文档还是十分重要的。  回复  更多评论   


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