参考《分布式java应用》一书，简单过一遍并发包（java.util.concurrent）
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现。
1）添加
put(Object key , Object value)
ConcurrentHashMap并没有采用synchronized进行控制，而是使用了ReentrantLock。
public V put(K key, V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);
}
这里计算出key的hash值，根据hash值获取对应的数组中的segment对象。接下来的工作都交由segment完成。
segment可以看成是HashMap的一个部分，（ConcurrentHashMap基于concurrencyLevel划分出了多个segment来对key-value进行存储）每次操作都只对当前segment进行锁定，从而避免每次put操作锁住整个map。
V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
lock();
try {
int c = count;
if (c++ > threshold) // ensure capacity
rehash();
HashEntry<K,V>[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);
HashEntry<K,V> first = tab[index];
HashEntry<K,V> e = first;
while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))
e = e.next;
V oldValue;
if (e != null) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent)
e.value = value;
}
else {
oldValue = null;
++modCount;
tab[index] = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value);
count = c; // write-volatile
}
return oldValue;
} finally {
unlock();
}
}
这个方法进来就上锁（lock），并在finally中确保释放锁（unlock）。
添加key-value的过程中，先判断当前存储对象个数加1后是否大于threshold，如果大于则进行扩容（对象数组扩大两倍，进行重新hash，转移到新数组）。
如果不大于，则进行后续操作。通过对hash值和对象数组大小减1的值进行按位与操作（取余），得到当前key需要放入数组的位置，接着寻找对应位置上的hashEntry对象链表，并进行遍历。
如果找到相同key值的Entry，则替换该Entry对象的value。
如果没有找到就创建一个Entry对象，赋值给对应位置的数组对象，并构成链表。
注意：采用segment这种方式，在并发操作过程中，可以在很多程度上减少阻塞现象。
2）删除
remove(Object key)
public V remove(Object key) {
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).remove(key, hash, null);
}
和put类似，删除也要根据hash先获得segment，然后在segment上执行remove操作。
V remove(Object key, int hash, Object value) {
lock();
try {
int c = count - 1;
HashEntry<K,V>[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);
HashEntry<K,V> first = tab[index];
HashEntry<K,V> e = first;
while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))
e = e.next;
V oldValue = null;
if (e != null) {
V v = e.value;
if (value == null || value.equals(v)) {
oldValue = v;
// All entries following removed node can stay
// in list, but all preceding ones need to be
// cloned.
++modCount;
HashEntry<K,V> newFirst = e.next;
for (HashEntry<K,V> p = first; p != e; p = p.next)
newFirst = new HashEntry<K,V>(p.key, p.hash,
newFirst, p.value);
tab[index] = newFirst;
count = c; // write-volatile
}
}
return oldValue;
} finally {
unlock();
}
}
segment的remove操作，首先加锁，然后对hash值与数组大小减1的值按位与操作，得到数组对应位置上的HashEntry对象，接下来遍历此链表，查找hash值相等并且key相等（equals）的对象。
如果没有找到，返回null，释放锁。
如果找到了，则重新创建位于删除元素之前的所有HashEntry，位于其后的不用处理。释放锁！
3）获取
get(Object key)
直接看看segment中的get操作，如下：
V get(Object key, int hash) {
if (count != 0) { // read-volatile
HashEntry<K,V> e = getFirst(hash);
while (e != null) {
if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) {
V v = e.value;
if (v != null)
return v;
return readValueUnderLock(e); // recheck
}
e = e.next;
}
}
return null;
}
可以看出并没有加锁操作，只有v==null时，进入readValueUnderLock才有加锁操作。
这里假设一种情况，例如两条线程a、b，a执行get操作，b执行put操作。
当a执行到getFirst，与当前数组长度减1按位与操作后得到指定位置index，此时cpu将执行权交给b，b线程put一对key-value，导致扩容并重新hash排列，然后cpu又将执行权还给a，a然后根据之前的index去获取HashEntry就会发生问题。
当然这种情况发生的概率很小。
4）遍历
其实这个过程和读取过程类似，读取所有分段中的数据即可。
ConcurrentHashMap默认情况下采用将数据分为16个段进行存储，并且每个段各自拥有自己的锁，锁仅用于put和remove等改变集合对象的操作，基于voliate及hashEntry链表的不变性实现读取的不加锁。
这些方式使得ConcurrentHashMap能够保持极好的并发操作，尤其是对于读远比插入和删除频繁的map而言，而它采用的这些方法也可谓是对于java内存模型、并发机制深刻掌握的体现，是一个设计得非常不错的支持高并发的集合对象。
——摘自《分布式java应用》
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList是一个线程安全、并且在读操作时无锁的ArrayList。
1）添加
add(E e)
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//复制数组
newElements[len] = e;//添加到末尾
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
这里同样没有使用synchronized关键字，而是使用ReentrantLock。
和ArrayList不同的是，这里每次都会创建一个新的object数组，大小比之前数组大1。将之前的数组复制到新数组，并将新加入的元素加到数组末尾。
2）删除
remove(Object o)
public boolean remove(Object o) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
if (len != 0) {
// Copy while searching for element to remove
// This wins in the normal case of element being present
int newlen = len - 1;
Object[] newElements = new Object[newlen];//新建数组
for (int i = 0; i < newlen; ++i) {
if (eq(o, elements[i])) {
// found one; copy remaining and exit
for (int k = i + 1; k < len; ++k)
newElements[k-1] = elements[k];
setArray(newElements);
return true;
} else
newElements[i] = elements[i];
}
// special handling for last cell
if (eq(o, elements[newlen])) {
setArray(newElements);
return true;
}
}
return false;
} finally {
lock.unlock();
}
}
此方法为什么这么直接进行数组的复制呢？为何不适用system的arrayCopy来完成？
3）获取
get(int index)
public E get(int index) {
return (E)(getArray()[index]);
}
这里有可能脏读。但是销量非常高。
//通过看集合包和并发包可以看出一些不同的编程思路。这里为什么就不事先做范围的检查？
从上可见，CopyOnWriteArrayList基于ReentrantLock保证了增加元素和删除元素动作的互斥。在读操作上没有任何锁，这样就保证了读的性能，带来的副作用是有时候可能会读取到脏数据。
CopyOnWriteArraySet
CopyOnWriteArraySet是基于CopyOnWriteArrayList的，可以知道set是不容许重复数据的，因此add操作和CopyOnWriteArrayList有所区别，他是调用CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法。
public boolean addIfAbsent(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
// Copy while checking if already present.
// This wins in the most common case where it is not present
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
Object[] newElements = new Object[len + 1];
for (int i = 0; i < len; ++i) {
if (eq(e, elements[i])) //如果存在，直接返回！
return false; // exit, throwing away copy
else
newElements[i] = elements[i];
}
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
由此可见，addIfAbsent需要每次都遍历，在add方面，CopyOnWriteArraySet效率要比CopyOnWriteArrayList低一点。
ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个基于数组、先进先出、线程安全的集合类，其特点是实现指定时间的阻塞读写，并且容量是可以限制的。
1）创建
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
this.items = (E[]) new Object[capacity];
lock = new ReentrantLock(fair);
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
初始化锁和两个锁上的Condition，一个为notEmpty，一个为notFull。
2）添加
offer(E e , long timeout , TimeUtil unit)
public boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
if (count != items.length) {
insert(e);
return true;
}
if (nanos <= 0)
return false;
try {
nanos = notFull.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread
throw ie;
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
这个方法将元素插入数组的末尾，如果数组满，则进入等待，只到以下三种情况发生才继续：
被唤醒、达到指定的时间、当前线程被中断。
该方法首先将等待时间转换成纳秒。然后加锁，如果数组未满，则在末尾插入数据，如果数组已满，则调用notFull.awaitNanos进行等待。如果被唤醒或超时，重新判断是否满。如果线程被interrupt，则直接抛出异常。
另外一个不带时间的offer方法在数组满的情况下不进去等待，而是直接返回false。
public boolean offer(E e) {
if (e == null) throw new NullPointerException();
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
if (count == items.length)
return false;
else {
insert(e);
return true;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
同时还可以选择put方法，此方法在数组已满的情况下会一直等待，知道数组不为空或线程被interrupt。
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
final E[] items = this.items;
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
} catch (InterruptedException ie) {
notFull.signal(); // propagate to non-interrupted thread
throw ie;
}
insert(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
3）获取
poll(long timeout, TimeUnit unit)
public E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
long nanos = unit.toNanos(timeout);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
for (;;) {
if (count != 0) {
E x = extract();
return x;
}
if (nanos <= 0)
return null;
try {
nanos = notEmpty.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
notEmpty.signal(); // propagate to non-interrupted thread
throw ie;
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
poll获取队列中的第一个元素，如果队列中没有元素，则进入等待。
poll首先将制定timeout转换成纳秒，然后加锁，如果数组个数不为0，则从当前对象数组中获取最后一个元素，在获取后将位置上的元素置为null。
如果数组中的元素个数为0，首先判断timeout是否小于等于0，若小于0则直接返回null。若大于则进行等待，如果被唤醒或者超时，重新判断数据元素个数是否大于0。
如果线程被interrupt，则直接抛出InterruptedException。
和offer一样，不带时间的poll方法在数组元素个数为0直接返回null，不进行等待。
take方法在数据为空的情况下会一直等待，只到数组不为空或者interrupt。
