ConcurrentHashMap源码解析
jdk1.7 解析
HashMap在多线程环境下，put操作可能产生死循环，Hashtable是对读写加锁，独占式，一个线程在读时其他线程必须等待，性能低下。现在我们可以使用高性能的线程安全的ConcurrentHashMap。
ConcurrentHashMap采用分段锁的机制，实现并发的更新操作，底层采用数组加链表的存储结构。其包含两个核心静态内部类Segment和HashEntry。Segment继承ReentrantLock用来充当锁的角色，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个Segment。这样只要保证每个segment是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。Segment内部是一个HashEntry的数组。每个Segment对象其实相当于一个小的HashMap。
HashEntry的源码：volatile保证多线程读取时一定是最新值。
1、初始化：
InitialCapacity：初始容量，指的是ConcurrentHashMap的初始容量，实际操作的时候需要平均分给每个segment。
LoadFactor：负载因子，由于segment数组从ConcurrentHashMap创建好之后就不会再改变，所以这个负载因子是给每个segment内部使用的。当一个segment中节点数量和数组长度的比值超过加载因子后，会对segment对象的数组进行扩容(数组长度加倍)，然后将原数组中的元素插入到新的数组里。这个过程不会影响别的segment对象，只对本segment操作。
concurrencyLevel：并发等级，用来确定segment的数量，segment的个数为大于等于concurrencyLevel的第一个2的n次方。例如此时concurrencyLevel为12或13，则此时segment的数量是16.
ssize: segment数组长度
segmentMask：是segment数组长度-1，默认为15，主要是为了让低位为1，这样在做&运算确定segment的索引时能够更加分散。
segmentShift：默认为28(32-sshift)
c：是每个segment中存储键值对的个数，也就是HashEntry的个数，cap是segment里HashEntry数组的长度。cap是1或者2的N次方，segment的容量是cap*加载因子。Segment的容量大于这个值就会扩容。
2、put操作
1）判断值是否为null
2）计算key的hash值，得到hash值向右按位移动segmentShift位，然后再与segmentMask做&运算得到segment的索引j，例如此时concurrencyLevel等于16，则sshift等于4，则segmentShift为28，segmentMask为15，hash值是一个32位整数，向右移动28位就变成：0000…00000 xxxx，然后再用这个值与segmentMask做&运算，也就是取最后四位的值，这个值确定segment的索引。然后在segment对应的数组中进行插入或更新操作，这个过程需要加锁，不同的segment由不同的锁来保护。这就是分段锁的应用，减小锁的粒度，提高性能。注意key和value都不能为null。Put操作先判断是否需要扩容，第二步再定位添加元素的位置。
3）调用segment的put方法。
注释1：获取锁，保证线程安全
注释2：hash值对数组长度取余，定位到在数组中具体的index
注释3：index中拿到链表，遍历HashEntry链表，如果key对应的hash已经存在，则替换。如果没有重复的，则插入到链表头。
注释4：关闭锁。
3、get操作
注释1：根据key算出hash值
注释2：根据算出的hash值，定位segment，然后在该segment对象对应的数组里进行哈希查找操作。里面的一大段东西，大致讲的就是通过hash值定位segment中对应的HashEntry，遍历HashEntry，如果key存在，返回key对应的value，如果不存在，则返回null。定位segment的过程就是获取到key的hash值，右移segmentShift(28)位，与segmentMask(15)作&运算。
get方法为什么不加锁呢？因为entry类中的value是volatile的，能保证多线程的可见性，get只需要读不需要写，所以不用加锁。之所以不会读到过期值，因为java内存模型采取了先行发生原则，对volatile的写入操作先于读操作，即使两个线程同时修改volatile变量，get也能拿到最新的值。这是volatile代替锁的经典情景。
4、获取size：
由于整个ConcurrentHashMap的数据被划分到多个Segment当中，不同的Segment用不同的锁保护，size操作需要获取所有Segment中的entry节点数量。Segment中有个全局变量count，是一个volatile变量，用来统计HashEntry的个数。每次操作做了结构上的改变比如增加或者删除，都会在最后一步改变count的值。
因为是并发操作，在计算size时，可能ConcurrentHashMap还在并发的插入数据。它会采取两种方案解决这个问题。
第一种方案：在不加锁的模式下计算ConcurrentHashMap的size，并且计算两次modCount字段的值（统计entry总量之前计算一次，统计完entry总量再计算一次），put,remove,clean操作都会使modCount加1，如果两次modCount字段的值一致，则认为在计算size的过程中没有其他线程修改ConcurrentHashMap，返回获得的值。
第二种方案：如果第一种方案不符合，就会把所有segment的put,remove等方法全部锁住。最后计算ConcurrentHashMap的size返回。最好避免在多线程环境下使用size方法，因为它可能获取所有segment的锁。
注释1：RETIES_BEFORE_LOCK是不变常量，值为2，即尝试两次不锁住segment的方式来统计每个segment的大小，如果在统计的过程中，segment的count发生变化，这时候再加锁统计segment的count。ConcurrentHashMap的key和value都不能是null。get和put操作都只关心一个segment
ConcurrentHashMap的kv为什么都不能为null？如果kv允许为null，比如说某个线程A调用了map.get(key)方法，返回value为null的真实情况就是因为这个key 不存在。线程A还是后续调用map.containsKey(key)，我们期望的结果是返回false。如果在线程A调用map.get(key)方法之后，调用map.containsKey方法之前，另一个线程B 执行了 map.put(key,null)的操作。那么线程A调用的 map.containsKey方法返回的就是true 了。总结一下就是map.get返回null，map.containsKey返回true的原因可能有两个，a、key对应的value就是null。b、有其他线程并发插入value为null的entry。并发情况下可能会产生歧义。
HashMap的kv为什么可以为null？HashMap在单线程场景下使用，如果map.get返回null，map.containsKey返回true的原因只有一个就是key对应的value为null。不存在并发插入的问题
ConcurrentHashMap 1.7和1.8区别
1）1.7采用了segment+hashEntry实现，1.8采用synchronized和CAS操作，锁粒度更小了。1.8也引入红黑树，当数组槽位链表长度大于等于8时，链表转为红黑树
2）put方法：
1.7中put需要定位两次，先通过key的rehash值的高位和segment数组大小取余定位到segment，然后通过key的rehash值和table数组大小取余定位到table中的位置。没获取到segment锁的线程，不能进行put操作，
1.8中根据key的rehash值定位到table的位置，拿到table[i]的首节点first，
如果first为null：通过cas方式把value put进去。
如果first不为null，并且first的hash值为-1，说明其他线程在扩容，参与一起扩容。concurrentHashMap 1.8中引入了多线程并发扩容的机制，即多个线程对原始数组分片，每个线程负责一个分片的数据迁移。提升扩容的效率。
如果first不为null，并且first的hash值不为-1，Synchronized锁住 first节点，判断是链表还是红黑树，遍历插入。
3）计算size
1.7中先采用不加锁的方式，计算两次，如果两次结果一样，说明是正确的，返回。如果两次结果不一样，则把所有segment锁住，重新计算所有segment的Count的和
1.8中有两个重要属性baseCount和counterCells数组，counterCells中的元素是CounterCell，每个CounterCell都有个value，如果counterCells不为空，那么总共的大小就是baseCount与遍历counterCells中元素的value值累加获得的。如果counterCells为空，那么总共大小就是baseCount
baseCount：是volatile修饰的，每次put操作后会修改这个值
CounterCell：当有并发put，CAS修改baseCount失败，会使用到CounterCell这个类，创建一个CounterCell对象，其value值为1，并把CounterCell对象放到counterCells数组中
