Java并发系列之七：ConcurrentHashMap

回顾HashMap

既然说到HashMap了，那么我们就先来简单总结一下HashMap的重点。

1.基本结构

HashMap存储的是存在映射关系的键值对，存储在被称为哈希表(数组+链表/红黑树)的数据结构中。通过计算key的hashCode值来确定键值对在数组中的位置，假如产生碰撞，则使用链表或红黑树。

需要注意的是，key最好使用不可变类型的对象，否则当对象本身产生变化，重新计算key的hashcode时会与之前的不一样，导致查找错误。

由这一点可知，在存储键值对时，我们希望的情况是尽量避免碰撞。那么如何尽量避免碰撞?核心在于元素的分布策略和动态扩容。

2.分布策略

分布策略方面的优化主要为三个方向:

HashMap底层数组的长度始终保持为2的次幂

将哈希值的高位参与运算

通过与操作来等价取模操作

3.动态扩容

动态扩容方面，由于底层数组的长度始终为2的次幂，也就是说每次扩容，长度值都会扩大一倍，数组长度length的二进制表示在高位会多出1bit。

而扩容时，该length值将会参与位于操作来确定元素所在数组中的新位置。所以，原数组中的元素所在位置要么保持不动，要么就是移动2次幂个位置。

以上三点都是关于HashMap本身设计特点，不在本文的主要讨论范围内。如果还不太熟悉，建议先了解HashMap的原理。

但是，HashMap美中不足的是：它不是线程安全的。主要体现在两个方面:

扩容时出现著名的环形链表异常,此问题在JDK1 .8版本被解决。

并发下脏读脏写

所以，程序员们就想要一种与HashMap功能同样强大，但又能保证读写线程安全的集合容器，这就是本文的主角——ConcurrentHashMap

HashTable

有的读者可能会有这样的疑惑:既然HashMap有线程安全问题，那我每次进行get/put操作时，都用锁进行控制不就好了?太对了，HashTable就是这么做的，可以看到它的源码里简单粗暴，给put/get操作都加上了sychronized。

public synchronized V get(object key) {Entry<?,?> tab[] = table;int hash = key.hashCode() ;int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {if ((e.hash == hash) & e.key.equals(key)) {return (V)e.value;}}return null;
}

public synchronized V put(K key, V value) {// Make sure the value is not nullif (value == null) {throw new NullPointerException();}// Makes sure the key is not already in the hashtable.Entry<?,?> tab[] = table;int hash = key.hashCode();int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;@SuppressWarnings ("unchecked")Entry<K,V> entry = (Entry<K, V>)tab[index];for(; entry != null ; entry = entry.next) {if ((entry.hash == hash) & entry.key.equals(key)) {V old = entry.value;entry.value = value;return old;}}addEntry (hash, key, value, index);return null;
}

但这样会导致效率低下，在多线程环境下，当锁住map，进行读写操作时，其他想要操作的线程都会被阻塞。所以现在基本上都不再推荐使用HashTable。

有的读者可能又有疑惑了：ConcurrentHashMap难道就没有这个问题吗?它的内部应该也是用的锁吧?

ConcurrentHashMap

这就是本文要讲的重点，看看ConcurrentHashMap是如何在保证线程安全的情况下，并且做到高效的。

在JDK1.7和1.8中，ConcurrentHashMap的实现方式发生了很大的变化。有人可能觉得既然都已经更新了，那1.7就没有看的必要了。我认为读源码的目的是为了学习其中的思想，并尝试在今后的开发中进行运用。在1.7版本中，ConcurrentHashMap的分段锁思想比较经典，值得学习，本文主要从1.7版本说起。

HashTable之所以性能差是因为在每个方法上都加上了sychronized，这就相当于只用一把锁，锁住了整个数组资源。而ConcurrentHashMap用到了分段锁，每把锁只锁数组中的一段数据，这样就能大大减少锁的竞争。概念上很简单，那么具体是如何实现的呢?首先来看这么一张数据结构示意图:

可以看到，ConcurrentHashMap内部维护了一个segment数组，该数组的每个元素是HashEntry数组，看到HashEntry数组的这个结构是不是很熟悉，和HashMap中的哈希表如出一辙。

如果你读懂了这张图，基本上也就明白了ConcurrentHashMap是如何存储数据的，不过仅仅了解这些还不够，ConcurrentHashMap究竟通过哪些设计来保证其线程安全，我们需要进一步深挖。细节都藏在源码里。

这里再次声明一下，ConcurrentHashMap内部有很多和HashMap样的设计和技巧，一旦遇到，本文不再详细介绍。

源码

在JDK1.7版本中，ConcurrentHashMap的源码并不长，首先来看ConcurrentHashMap类的继承情况。

public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K, V>implements ConcurrentMap<K,V>,Serializable

继承情况

ConcurrentHashMap继承了AbstractMap抽象类，实现了ConcurrentMap接口。

AbstractMap类内部是一些Map通用方法的声明以及一些公共方法实现，本文不做深究。

ConcurrentMap接口中声明了四个方法，是对Map本身的增删改查，只不过要求实现类保证这些操作的线程安全，我们之后会看ConcurrentHashMap具体是如何实现的。

public interface ConcurrentMap<K, V> extends Map<K，V> {V putIfAbsent(K key, V value);boolean remove (object key, object value);boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) ;V replace(K key, V value);
}

接下来就来看ConcurrentHashMap的内部实现。

静态变量

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0. 75f;
static final int DEFAULT_CONCURRENCY LEVEL = 16;
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
static final int MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2;
static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16; // slightly conservative
static final int RETRIES_BEFORE_LOCK = 2;

以上各个静态变量都被final修饰了，而且都是基本数据类型，所以是作为常量来使用的。结合这张结构图，一期理解各个变量的含义。

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：HashEntry数组长度的初始值

DEFAULT_LOAD_FACTOR：加载因子，决定扩容时机，和HashMap里一样

DE FAULT_CONCURRENCY_LEVEL：并发等级(后续详细介绍)

MAXIMUM_CAPACITY：HashEntry数组长度的最大值，这里为2的30次方

MIN_SEGMENT_TABLE _CAPACITY：Segment数组最小长度，这里为2

MAX_SEGMENTS：Segment数组最大长度，这里为2的16次方

RETRIES_BEFORE_LOCK：重试次数(后续介绍在哪里用到)

属性

在没有看源码前，根据上述结构图，大致可以猜到最核心的属性应该有支持范型的Segment数组(其元素为HashEntry数组)。核心内部类应该就是Segment和HashEntry。在源码中也确实如此。

final int segmentMask;
final int segmentShift;final Segment<K,V>[] segments; // Segment数组// HashEntry数组保存的KV相关信息
transient Set<K> keySet;
transient Set<Map. Entry<K,V>> entrySet;
transient Collection<V> values;

除此之外，segmentMask和segmentShift这两个属性我们暂时还不明白它们的作用，后续用

到时会详细讲到。

内部类

HashEntry

static final class HashEntry<K, V> {final int hash; final K key;volatile V value;volatile HashEntry<K, V> next;HashEntry(int hash, K key, V value, HashEntry<K, V> next) {this.hash = hash; this.key = key;this.value = value;this.next = next;}/*** Sets next field with volatile write semantics. (See above about use of * putOrderedobject. )*/final void setNext (HashEntry<K，V> n) {UNSAFE. putOrderedobject(this, nextOffset, n);}// Unsafe mechanicsstatic final sun.misc.Unsafe UNSAFE;static final long nextOffset;static {try {UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();Class k = HashEntry.class;nextOffset = UNSAFE.objectField0ffset(k. getDeclaredField("next");} catch (Exception e) {throw new Error(e);}}
}

HashEntry的结构不复杂，它拥有hash、key、value三个属性值，并且可以通过next引用来构建链表，整体上和HashMap中的内部类Node比较类似。但是不难发现26-35行有一段被static修饰的代码，这段代码是什么含义呢?

简单介绍一下Unsafe这个类，正如它的名字一样，Unsafe对象用于执行一些不安全的、较为底层的操作，比如直接访问系统资源。因为使用它的风险较高并且场景较少，所以我们在日常的业务代码中几乎看不到对Unsafe的使用，但是对于一些追求高效，并且有能力保证安全的下层组件来说，使用Unsafe是家常便饭。

第30行中objectField0ffset方法返回的是“指定成员属性在内存地址相对于此对象的内存地址的偏移量”，这句听上去比较拗口。在这里，使用该方法获取next属性的相对内存偏移量，然后方便在第10行中调用putOrderedObject来对next进行赋值，而putOrdered0bject下层是一个CAS调用。可以这么理解：这里直接使用Unsafe对象获取next的内存偏移量，是为了更方便地使用CAS对next进行赋值。如果这段话你不是很明白，忽略也不会影响后续理解。

整体上，HashEntry结构清晰，易于理解。下面我们来看看相对复杂一点的Segment。

Segment

继承关系

static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable

Segment继承自ReentrantLock，这里分段锁的味道就体现出来了。每个Segment对象就是一把锁，一个Segment对象内部存在一个HashEntry数组，也就是说，HashEntry数组中的数据同步依赖同一把锁。不同HashEntry数组的读写互不干扰，这就形成了所谓的分段锁。

我们可以大胆猜想：假设Segment数组的长度为n，那么相较于Hashtable，理论上ConcurrentHashMap的性能就要提升n倍以上。有的读者可能会存在疑惑: ConcurrentHashMap用n把相互独立的锁替换Hashtable全局1把锁，那照理说性能提升最多也就是n倍，为什么要说n倍以上呢?

因为相较于Hashtable中使用的synchronized，ConcurrentHashMap对锁本身也做了优化。具体是怎么优化的，我们下文会讲到。

属性

static final int MAX_SCAN_RETRIES = Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 1 ? 64 :1 ;
transient volatile HashEntry<K,V>[] table;
transient int count;
transient int modCount;
transient int threshold;
final float loadFactor;

MAX_ SCAN_ RETRIES：指定的重试次数。在多线程进行put操作时，只有一个线程能够成功获得锁进行写操作，那么此时其他线程也不必死等，可以通过多次tryLock进行重试，并做一些其他的工作，这就体现出了效率的提升，后面会讲到。

table：之前提到的HashEntry数组

count：HashEntry数组中元素个数

modCount：HashEntry数组修改次数

threshold：触发扩容的阈值

loadFactor：负载因子

上述属性也比较易于理解，基本和HashMap中同名属性的意义一样。

方法

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {}
private void rehash(HashEntry<K,V> node) {}
private HashEntry<K, V> scanAndLockForPut(K key, int hash, V value) {}
private void scanAndLock(0bject key, int hash) {}
final V remove(0bject key, int hash, object value) {}
final boolean replace(K key, int hash, V oldValue, V newValue) {}
final V replace(K key, int hash, V value) {}
final void clear() {}

方法基本上就是增删改查还有扩容，由于篇幅原因这里没有展示方法体内容，在讲解到具体方法时，再来看方法内部的具体逻辑。

但有两个方法名比较陌生：scanAndLockForPut和scanAndLock。之前我们说到这样一个常见场景：当A线程正在修改HashEntry数组(属性名为table)的某个桶，此时B线程也想要修改这个桶，但是A线程持有了独占锁，所以B线程只能等待或重试，若只是干等或不断重试，可能会是一种浪费，所以有一种优化思路就是让B线程在重试的过程中抽空去预先完成一些后续将会用到的准备工作。

scanAndLockForPut和scanAndLock方法的逻辑就实现了这种优化，下文我们会按照自顶向下的流程详解这两个方法。

方法

至此为止，开胃菜吃完了，我们已经介绍了如下内容:

ConcurrentHashMap的属性(其中segmentMask和segmentShift还未介绍)

核心内部类HashEntry和Segment (其中Segment的方法体还未详解)

接下来就是正餐，看一看ConcurrentHashMap究竟如何实现线程安全的put操作，至于get、

replace、remove操作，相较于put更加简单，篇幅原因本文不再赘述。相信你如果能够理解put的设计后，其他都能通过举一反三的方式理解。

构造方法

首先看一看ConcurrentHashMap的构造方法，这将帮助你对它有一个更加直观的认识。

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,float loadFactor, int concurrencyLevel) {if (!(loadFactor > 0) |I initialCapacity < 0 II concurrencyLevel <= 0) throw new IllegalArgumentException();if (concurrencyLevel > MAX_ SEGMENTS)concurrencyLevel = MAX_ SEGMENTS;// Find power-of-two sizes best matching argumentsint sshift = 0;int ssize = 1;while (ssize < concurrencyLevel) {++sshift; ssize <<= 1;}this.segmentShift = 32 - sshift;this.segmentMask = ssize - 1;if (initialCapacity > MAXIMUM_ CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_ CAPACITY;int C = initialCapacity / ssize;if (C * ssize < initialCapacity)++c;int cap = MIN_ SEGMENT TABLE_ CAPACITY;while (cap < c)cap <<= 1;// create segments and segments [0]Segment<K, V> s0 =new Segment<K， V> (loadFactor, (int) (cap ★loadFactor),(HashEntry<K，V>[]) new HashEntry[cap]);Segment<K, V>[] ss = (Segment<K, V>[]) new Segment[ssize];UNSAFE.putOrderedobject(ss, SBASE，s0); // ordered write of segments[0]this.segments = ss;
}

三个参数initialCapacity、loadFactor、 concurrencyLevel三个值的含义在开头介绍过，这三个值一般采用默认值16、0.75、16。

1.3-4行。对参数进行简单的校验，如果不满足条件则抛出异常

2.8-13行。出现了两个局部变量sshift、ssize。 ssize就是segment数组的长度，初始值为1，当ssize小于concurrencyLevel时，sshift自增1, ssize左移1位，相当于扩大两倍。也就是说，当concurrencyLevel为16时，ssize最终也为16，如果concurrencyLevel为17，那么ssize最终为32。为什么要这么设计呢?这是为了控制segment数组的长度始终为2的次幂，为什么要控制其为2的次幂?这是为了在计算元素索引时进行优化，和HashMap中的设计方式一样。

3.14-15行。我们假设concurrencyLevel为16，此时，sshift为4， ssize为16。那么segmentShift为28，segmentMask为15。ssize是segment数组长度并且总是2的次幂，segmentMask为ssize减1，二进制下为1111，这被称为掩码。在这里，segmentMask的二进制序列上每一位总是1。掩码用于与key的哈希值进行位与操作来代替取模，计算出索引值，以此定位key所在的桶。这个操作是不是很熟悉，在HashMap中也是用到了相同的设计。

4.16-23行。segment数组的长度确定了，接下俩需要确定segment数组的每个元素，即HashEntry数组的长度。变量cap即为计算后的HashEntry数组长度，相同地，cap也一定是2的次幂。

5.25-30行，确定了Segment与HashEntry的相关参数，接下来进行初始化。并且向Segment数组中加入了第一个元素。

万事俱备，只欠东风，准备阶段的内容都已经理解了的话。接下来我们就来看ConcurrentHashMap最经典的put操作。

Public put

public V put(K key, V value) {Segment<K，V> s;if (value == null)throw new NullPointerException();int hash = hash(key);int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;if ((s = (Segment<K, V>) UNSAFE.get0bject  // nonvolatile; recheck(segments，(j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegments = ensureSegment(j) ;return s.put(key， hash, value, false) ;
}public V putIfAbsent(K key, V value) {Segment<K，V> s;if (value == null)throw new NullPointerException();int hash = hash(key);int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;if ((s = (Segment<K，V>) UNSAFE.get0bject(segments，(j << SSHIFT) + SBASE)) == null)s = ensureSegment(j);return s.put(key,hash,value,true);
}

put操作主要有两个方法：put和putIfAbsent，不难发现除了最后一行，其他都一样。有的读者可能要说了：写的什么垃圾代码，懂不懂封装啊。(手动狗头)我理解这是为了屏蔽调用方的理解难度，这是闲话不表，继续看代码。主要就来讲put方法。

1.第5行。首先对key进行哈希，hash方法内部就是一系列的数学运算，细节这里就不介绍了。

2.第6行。接下来计算变量j的操作，首先移位，然后和掩码进行位与计算，其间的含义和HashMap中如出一辙。这里就不在赘述。

3.7-9行，通过索引j和ensureSegment方法来取出目标Segment对象。在介绍构造函数的篇幅中我们提过，构造函数中只为Segment数组第0个元素赋值。而ensureSegment内部会对第j个元素是否存在进行判断，若不存在，则使用CAS进行初始化保证取出的s对象不为null。 ensureSegment内部的逻辑这里不深究，但是这种懒加载的思想值得学习。

Private put

该方法相对负复杂与核心。

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {HashEntry<K，V> node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value);V oldValue;try {HashEntry<K，V>[] tab = table;int index = (tab. length - 1) & hash;HashEntry<K，V> first = entryAt(tab, index) ; for (HashEntry<K, V> e = first; ; ) {if (e != null) {K k;if ((k = e.key) == key ||(e.hash == hash & key . equals(k))) {oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent) {e.value = value;++modCount;}break;}e = e.next;} else {if (node != null)node.setNext(first);elsenode = new HashEntry<K，V>(hash, key, value, first);int c = count + 1;if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)rehash(node);elsesetEntryAt(tab, index, node);++modCount;count = c;oldvalue = null;break;}}} finally {unlock();}return oldValue;
}

先来看这几个形参：key、hash、value、onlylfAbsent。

前三个参数很易于理解，因为要插入新的HashEntry，那必定要构造该对象，这三个参数都是HashEntry的构造方法所需要的。最后一个onlylfAbsent指定插入条件，如果当前key已经存在，那么只有当onlylfAbsent为false时才会覆盖。

2-3行

首先就是一个三目运算符，终于见到了心心念念的tryLock()。因为插入是一个并发操作，这里通过ReentrantLock的性质来进行控制。如果当前线程获得了锁，那么将node置为null，等待后续的初始化；否则执行scanAndLockForPut方法。

这里有的读者可能会有疑问：为什么不直接调用ReentrantLock的lock方法，若第一时间没获得锁那就等待直到获取。我认为这样做也不是不行，但显而易见在这里等待的时间浪费了，作者Doug Lee提供了一种性能更高解决方法，也是精华所在。就是当某线程若没有第一时间获得锁，将会执行scanAndLockForPut方法，进行一些预处理工作，这样就减少了时间上的浪费，该方法我们下文会细讲。

4-22行

我们来看如果线程tryLock获得了锁的情况。首先计算index (length -1就是获得掩码)。我们知道，HashEntry数组table中每个元素都可能是HashEntry链表。entryAt通过index拿到HashEntry链表的头节点。接下来通过头节点去遍历链表，如果发现key已存在，则根据onlylfAbsent值判断是否应该覆盖value，然后退出；如果key不存在或头结点本身就是null，那么进入else块，执行插入新节点的逻辑。

23-35行

eles块中的逻辑比较丰富，需要仔细来看。首先判断node是否为null，这个判断有点略显奇怪，node只在最开始的三目运算中操作过，若当前线程抢到锁，那么node为null，而这里既然判断node是否为null，是不是也就是说若线程没抢到锁，执行scanAndLockForPut的结果，就是初始化node。这个可能性很大，我们暂不去证实，等到具体看scanAndLockForPut方法时再确定。

若node还是null，那么进行初始化，并插入链表，看到参数中有first，大致能猜到使用了头插法，看看HashEntry的构造方法中的逻辑，确认了一下果然。

HashEntry(int hash, K key, V value, HashEntry<K，V> next) {this.hash = hash;this.key = key;this.value = value;this.next = next;
}

接下来判断HashEntry数组是否需要扩容，如果不需要扩容，那么将node放入HashEntry数组的相应位置，这里需要注意的是，我们刚才说将node插入链表使用的是头插法，所以这里node已经成为了头结点。最终释放锁。

该方法因为一开始就已经用锁进行了控制，所以内部不会出现并发问题，理解上应该不难。

scanAndLockForPut

接下来就是上文一直提到的scanAndLockForPut方法，在进入put方法时，如果当前线程没有拿到锁，那么将会面临什么命运呢?接下去看。

private HashEntry<K, V> scanAndLockForPut(K key, int hash, V value) {HashEntry<K，V> first = entryForHash(this，hash);HashEntry<K，V> e = first;HashEntry<K，V> node = null;int retries = -1; // negative while locating nodewhile (!tryLock()) {HashEntry<K，V> f; // to recheck first belowif (retries < 0) {if (e == null) {if (node == null) // speculatively create nodenode = new HashEntry<K, V> (hash, key, value, null);retries = 0;} else if (key.equals(e.key))retries = 0;elsee = e.next;} else if (++retries > MAX_SCAN_RETRIES) {lock();break;} else if ((retries & 1) == 0 &&(f = entryForHash(this，hash)) != first) {e = first = f; // re-traverse if entry changedretries = -1;}}return node;
}

上文我们已经做出了一个大胆的猜想：scanAndLockForPut中，线程预创建了node，并插入了链表。

反应比较快的读者在这里可能会产生如下疑惑:如果scanAndLockForPut方法中根据key、value、hash预创建了node，但是后续返回的put方法中有逻辑会对当前key是否存在进行判断，如果已经存在，那么根本用不到这个预先创建的node，这样不是就浪费了，或者说根本没有预先创建的必要吗?

如果能产生这个疑问，那么说明已经完全理解了。但实际上的预创建的逻辑要更加高明一些，在创建过程中会对key是否存在进行判断。

这是一种预创建的思想，当一部分线程无事可干的时候，不要让它们干等，而是让它们去做一些可以预先完成的任务。以后在工作中遇到类似的场景时，完全可以借鉴这种思想。

在阅读该方法的逻辑时，我们需要知道其中逻辑都是处于并发状态下，因为获取锁的线程可能正在修改链表(增、删、改)。

6行

可以看到方法在第6行进入了一个while循环，当tryLock()为false，也就是说若当前线程未获得锁时，将会不断执行。

8-16行

retries值的初始值为-1，也就是说循环第一轮一定会进入这块逻辑。若e为null，也就是说链表的头结点为null，那么进入初始化node的逻辑；如果e不为null，那么遍历链表，一旦发现链表中存在相同key的node，就将retries置为0，表示不再进入这段可能初始化node的逻辑。

17-19行

若retries已经被置为>=0，说明因为存在相同key不需要创建node，或者node已经创建好了。这里就对retries开始自增，相当于自选，如果超过自选次数后还未获得锁，那么调用lock()，老老实实排队。

20-23行

如果当前retries&1== 0，这是个什么操作?也就是说retries每自增两次，将会出现一次retries&1 == 0。且此时出现了hash值一样的key的话，那么将会再次遍历链表检查是否需要创建node(因为也有可能目标key所在node已经被其他线程删除了)。以此往复，直到获取锁或retries超过阈值。

这个方法因为出现在了并发环境下，所以需要考虑的情况比较多，有兴趣的读者不妨画出流程图来仔细品一品。

扩容

最后我们再提一下扩容，ConcurrentHashMap中的扩容仅针对HashEntry数组，Segment数组在初始化后无法再扩容。

源码中我们也看到，在调用put操作时，会对是否需要rehash进行检查。扩容本身是很重要的知识点，但是由于HashEntry数组的扩容和HashMap中基本一样，所以就不赘述了。不同的是，HashEntry数组的扩容操作已经被外层put方法中获取的锁保护起来了，所以能保证线程安全。

本文讲解了JDK1.7版本的ConcurrentHashMap内部实现，相较于HashMap，它实现了线程安全的读写与扩容。相较于HashTable，它采用分段锁，通过并发等级这个参数来控制并发程度，提高了N倍的读写效率。ConcurrentHashMap的核心在于Segment和HashEntry的实现。此外，ConcurrentHashMap在进行put操作时，采用了一种“预先创建”的思想来进行优化，这是常常被人忽视，但是却很有趣的设计。