ConcurrentHashMap解析

ConcurrentHashMap采用分段锁技术，跟Hashtable相比，它不是锁全部数据，而是锁一部分数据。ConcurrentHashMap默认并发是16。

结构图

jdk1.7

数据结构采用Segment数组 + HashEntry数组的方式进行实现。初始化时候，计算出Segment数组的大小ssize和每个Segment中HashEntry数组大小cap,ssize初始化大小为16，最终结果根据初始化容量initialCapacity进行计算，默认只会初始化第一个Segment和两个size的table 。Segment继承了 ReentrantLock，所以带锁的功能。

put

put插入数据时，根据key的hash值，在segment数组中找到相应的位置，如果相应位置的segment未初始化，则通过CAS赋值，接着执行Segment的put方法通过加锁的方式插入数据。其实就是先找到segment，再找到table，如果此时已经有值，计算hash和equals，如果都相等则替换value，否则挂在链表最后。

场景：线程A和线程B同时执行相同Segment对象的put方法

1、线程A执行tryLock()方法成功获取锁，则把HashEntry对象插入到相应的位置；

2、线程B获取锁失败，则执行scanAndLockForPut()方法，在scanAndLockForPut方法中，会通过重复执行tryLock()方法尝试获取锁，在多处理器环境下，重复次数为64，单处理器重复次数为1，当执行tryLock()方法的次数超过上限时，则执行lock()方法挂起线程B；

3、当线程A执行完插入操作时，会通过unlock()方法释放锁，接着唤醒线程B继续执行；

get

根据key的hashcode（将hashcode再散列取高位）定位到segment，再根据hashcode（取模）定位到table，扫描链表，取出元素返回。

扩容

将原来的数组扩容两倍，将原来的链表放到新的table中。

size

统计每个Segment对象的元素个数，然后进行累加。结果不一定准确，因为计算后面的Segment时候，前面的Segment有可能改变。在jdk1.7中采用

先采用不加锁的方式，连续计算元素的个数，最多计算3次：

1、如果前后两次计算结果相同，则说明计算出来的元素个数是准确的；

2、如果前后两次计算结果都不同，则给每个Segment进行加锁，再计算一次元素的个数；

jdk1.8

采用Node + CAS + Synchronized

与1.7相比，1.8抛弃了segment,直接采用了table+链表+红黑树，使得锁的粒度更细，纯链表复杂度是O(n)，红黑树是O(logn)，性能提升很大

put

计算hashCode
再node中找到对应的位置，判断是否初始化，如果并未初始化，则进行CAS初始化。
如果table上的元素是null，则直接放入，数组，如存在节点，就会加锁并判断，如果是链表，则遍历链表更新或者插入新链表，如果是红黑树，则往红黑树中插入或更新节点
如果链表长度>8，则转为红黑树
更新元素个数baseCount，扩容判断

get

计算hashCode
在数组/红黑树/链表中寻找

size

使用一个volatile类型的变量baseCount记录元素的个数，当插入新数据或则删除数据时，会通过addCount()方法更新baseCount。若一致性

扩容

new一个新数组，大小翻倍

源码
公共属性

    // node数组
    transient volatile Node<K,V>[] table;
    // 触发扩容的数组长度
    private transient volatile int sizeCtl;
    // 初始化table长度
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
    // 链表转树结构的阀值
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
    // map的存的key数量
     private transient volatile long baseCount;

    static final int MOVED     = -1; // hash for forwarding nodes
    static final int TREEBIN   = -2; // hash for roots of trees
    static final int RESERVED  = -3; // hash for transient reservations
    static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // usable bits of normal node hash

put

    final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        // 将key的hashcode进行再散列
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                // 如果table数组为空，则进行初始化
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) { // 判断该key落在的数组位置是否是null
                // cas直接将该node存入数组
                if (casTabAt(tab, i, null,
                        new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                // 帮助进行扩容
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) { // 对当前node上锁
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) { // 如果是链表结构
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) { // 遍历链表
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                        ((ek = e.key) == key ||
                                                (ek != null && key.equals(ek)))) { // 比较hash值及key是否相同
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;  // 覆盖原值
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                // 如果key在链表中不存在，并且到了链表尾部，那么就新建node挂在链表尾部
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                            value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) { //如果是树结构
                            Node<K,V> p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                    value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD) // 如果链表长度达到8 ，就转为树结构
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

将key的hashcode进行再散列

    // 将hashcode再散列
    static final int spread(int h) {
        return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
    }

如果第一次put，则初始化table数组

    // 初始化table数组
    private final Node<K,V>[] initTable() {
        Node<K,V>[] tab; int sc;
        while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
            if ((sc = sizeCtl) < 0)
                // 如果sizeCtl<0，说明有其它线程在进行初始化，让出cpu执行权
                Thread.yield();
            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) { // 通过CAS设置sc为-1
                try {
                    if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                        // 如果sc<0 则tavle数组初始化长度默认16
                        int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                        @SuppressWarnings("unchecked")
                        Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                        table = tab = nt;
                        sc = n - (n >>> 2); // 计算出触发扩容的数组长度
                    }
                } finally {
                    sizeCtl = sc; // 赋给sizeCtl
                }
                break;
            }
        }
        return tab;
    }

操作完成之后，将统计数量+1

// x是1，check表示当前key所在的链表/树的个数
 private final void addCount(long x, int check) {
        CounterCell[] as; long b, s;
        if ((as = counterCells) != null ||
                !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
            CounterCell a; long v; int m;
            boolean uncontended = true;
            if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
                    (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
                    !(uncontended =
                            U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
                fullAddCount(x, uncontended);
                return;
            }
            if (check <= 1)
                return;
            // 统计个数
            s = sumCount();
        }
        if (check >= 0) {
            Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
//             如果s达到扩容的阈值
            while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
                    (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
                // 根据length得到一个数字
                int rs = resizeStamp(n);
                // 正在扩容
                if (sc < 0) {
                    // sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs 说明sizeCtl变化了
                    // sc == rs + 1 表示扩容结束
                    // sc == rs + MAX_RESIZERS 达到最大扩容线程数
                    // (nt = nextTable) == null 扩容结束
                    if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                            sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                            transferIndex <= 0)
                        break;
                    // 将sc+1，帮助扩容
                    if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                        transfer(tab, nt);
                }
                // 如果没有扩容，那么将rs左移16位并+2
                else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                        (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                    // 进行扩容
                    transfer(tab, null);
                s = sumCount();
            }
        }
    }

扩容待以后补充

get

    public V get(Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
        // 对key的hashcode进行再散列
        int h = spread(key.hashCode());
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
                (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
            if ((eh = e.hash) == h) {
                if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
                    // 如果hash值相同，并且key相同则返回value
                    return e.val;
            }
 // 进行遍历比较key和hashcode，相同则获取value
            else if (eh < 0)
               
                return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
            while ((e = e.next) != null) {
                if (e.hash == h &&
                        ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
                    return e.val;
            }
        }
        return null;
    }

size

    public int size() {
        long n = sumCount();
        return ((n < 0L) ? 0 :
                (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
                (int)n);
    }

    final long sumCount() {
        CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
        long sum = baseCount;
        // 进行遍历相加，这里是弱一致性，最终的结果可能并不等于个数
        if (as != null) {
            for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
                if ((a = as[i]) != null)
                    sum += a.value;
            }
        }
        return sum;
    }

来源：CSDN

作者：一只叫狗的猫

链接：https://blog.csdn.net/zgsxhdzxl/article/details/96464184

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put

get

size