【源码笔记】浅析ConcurrentHashMap的构造方法及put方法（JDK1.7）
引言
ConcurrentHashMap的数据结构如下。
和HashMap的最大区别在于多了一层Segment数组，Segment数组下再挂table。这也是ConcurrentHashMap既能保证并发安全，又能保证一定并非性能的关键。
一个k-v键值对想要放进ConcurrentHashMap的话，先计算出它在segment数组中的下标，然后再去计算它在table中的下标。在放进table的这段进行加锁，保证并非安全。所以如果两个线程同时想放k-v键值对进ConcurrentHashMap的话，它们所属的segment数组的下标不同，那么它们就可以并行操作。
除了对segment的操作、加锁操作（非阻塞锁）以外，对table的操作和HashMap中的逻辑差不多。
代码讲解
构造方法
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
// ---- 1.计算segment的size --------------------------------------------
// 并发性最大为2的16次方
if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
// 找到大于concurrencyLevel的最小2次幂，ssize即为segment的size
// segment的size在构造时就确定下来，后面不会扩容
// sshift记录的是，当前sssize是2的多少次幂
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
// ---- 2.计算segment相关的一些属性 --------------------------------------------
this.segmentShift = 32 - sshift;
// 计算segments下标的一个掩码
this.segmentMask = ssize - 1;
// ---- 3.计算table的初始size --------------------------------------------
// 初始的所有entry的capacity最大为2的30次方
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
// 第一次计算table的size：将capacity平均分到每个segment中
int c = initialCapacity / ssize;
// 第二次计算table的size：如果平均分了后，capacity小于用户传入的，期望的capacity，则将每个table的size+1
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
// 第三次计算table的size：找到大于c的最小2次幂，最终成为table的size
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
// ---- 4.创建segment数组 --------------------------------------------
// 创建出segment的第0号元素，里面创建出了segment的数组。（所以第0号元素里包含有segment创建table数组的各种信息）
Segment<K,V> s0 =
new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);
// 创建出segment的数组
Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize];
// 将s0放到ss[0]上
// 所以最终创建的segment数组，除了第一个位置上有元素外，其它都为null
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
put方法
public V put(K key, V value) {
Segment<K,V> s;
// concurrent hash map 的value不能为null
if (value == null)
throw new NullPointerException();
// 计算hash值
int hash = hash(key);
// 计算在segment中的index
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
// 如果segment[j]上没有segment对象的话，则先创建出一个
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
// ------- 到此处时，segment[j]上肯定有个segment对象了 -------------------------
// 将k:v放进map
return s.put(key, hash, value, false);
}
ensureSegment
private Segment<K,V> ensureSegment(int k) {
final Segment<K,V>[] ss = this.segments;
// 找到地址
long u = (k << SSHIFT) + SBASE; // raw offset
Segment<K,V> seg;
// 第一次尝试获取segment
if ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u)) == null) {
// 未获取到segment
// 创建table所需的基础数据
Segment<K,V> proto = ss[0]; // use segment 0 as prototype
int cap = proto.table.length;
float lf = proto.loadFactor;
int threshold = (int)(cap * lf);
// 创建出table
HashEntry<K,V>[] tab = (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap];
// 第二次尝试获取segment
if ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
== null) { // recheck
// 未获取到segment
// 以segment[0]为原型，创建出segment对象
Segment<K,V> s = new Segment<K,V>(lf, threshold, tab);
// 第三至n次尝试获取segment
while ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
== null) {
// 如果segment[k]上没有元素，则赋值（原子操作）
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
break;
}
}
}
// 返回segment对象
return seg;
}
Segment.put
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// 尝试获取锁（非阻塞锁、自旋锁）
HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value);
// ------- 到此处说明已经拿到了锁，node有可能有值，也可能没有 ------------------------------------------
V oldValue;
try {
HashEntry<K,V>[] tab = table;
// 找到在table中的位置，并拿到链表的头节点
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);
for (HashEntry<K,V> e = first;;) {
// 遍历所在的节点不为null（说明table下有链表）
if (e != null) {
K k;
// 找到了相同的key
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
// onlyIfAbsent -> 这个key不存在，才会去做修改。（key如果原来已经有值，则不动它）
// put方法中onlyIfAbsent为false，所以会进入这个方法，替换value的值
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
// 遍历所在的节点为null（table下没有链表，或链表遍历到了最后一个节点）
// 说明链表中没有key相同的节点，则生成新节点并放进去
else {
if (node != null)
// 如果node不为null，则只把first设置为node的next即可
node.setNext(first);
else
// 如果node为null，则创建node对象，并把first设置为node的next
node = new HashEntry<K,V>(hash, key, value, first);
// 头插法放入node
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
// Doubles size of table and repacks entries, also adding the given node to new table
// 将table扩容为两倍，挪entry，并把node插入到链表中
rehash(node);
else
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
// 解锁
unlock();
}
return oldValue;
}
