java.util.concurrent.ConcurrentHashMap<K, V>
public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable
锁分段+数组+链表
Segment[] + HashEntry[] + HashEntry链
锁分段：
每一把锁只锁住哈希表中的一部分数据，这样，在多线程环境中，如果多个线程要锁住的数据属于不同的段，多个线程就可以分别锁不同的段，线程之间不存在锁竞争，从而达到多线程同时操作
默认，16个段Segment，给每一个Segment分配一把锁，当某一个线程占用锁访问其中一个Segment时，其它线程可以访问其它的Segment。
但是，对于某些需要锁定整张哈希表（遍历整张哈希表）的方法，就需要按顺序锁定所有的段，操作完成之后，按顺序释放锁。按顺序，否则可能产生死锁。
静态final内部类Segment
static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable
Segment的实现和HashMap有点像
代表键值对的HashEntry存放在一个HashEntry[]中，数组的每一个元素都是一个HashEntry链，HashEntry[]存放在Segment中
Segment相当于当前段的锁，对一个Segment中HashEntry[]的写操作，必须获得对应的Segment锁
对于同一个Segment的操作，才需要考虑线程同步；对于不同Segment的操作，互不影响。
transient volatile HashEntry<K,V>[] table;
静态内部类HashEntry
static final class HashEntry<K,V> {
final int hash;
final K key;
volatile V value;
volatile HashEntry<K,V> next;
……
}
对于ConcurrentHashMap，多个读操作不需要加锁，多个线程可以同时读
对于HashMap，如果在一个线程读取一个键值对的过程中，其它线程对当前键值对进行了修改，或者在Entry链上增加或删除了Entry，在不加锁的情况下，可能得不到一致的结果
但是，ConcurrentHashMap在多个线程读的时候，不加锁也可以读到一致的结果，原因：HashEntry中存放着真正的键值对，其value是volatile的，next也是volatile的，保证了内存可见性（任意线程对一个键值对的value值和HashEntry链的修改，对其它线程来说都是立即可见的）
成员变量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; //ConcurrentHashMap的初始容量
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //加载因子，加载因子是针对每一个Segment而言的
static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16; //默认并发级别，segment的个数
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; //ConcurrentHashMap的最大容量，最多存储这么多个键值对（HashEntry对象）
static final int MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2; //每个Segment中都有一个HashEntry[]，指定HashEntry数组的最小长度
static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16; //Segment的最大数量，最大并发数
static final int RETRIES_BEFORE_LOCK = 2;
final Segment<K,V>[] segments;
final int segmentMask; //段掩码，值为Segment[].length-1 this.segmentMask = ssize - 1;
final int segmentShift; //2的sshift等于ssize，segmentShift=32-sshift this.segmentShift = 32 - sshift;
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask; //定位Segment
构造器
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,float loadFactor, int concurrencyLevel)
在构造器中，判断传入的参数（初始容量、加载因子、并发级别）是否合法
根据参数concurrencyLevel确定Segment[]的长度（并发级别），调整为2的n次方
根据初始容量和Segment的个数确定每个Segment中HashEntry[]的长度，也是2的n次方
创建一个Segment对象作为Segment[]数组中下标为0的元素
创建一个Segment[]，赋值给ConcurrentHashMap的segments成员变量
~从构造函数中可以看出，Segment[]的长度和Segment中HashEntry[]的长度都是2的n次方，都是为了能够快速定位（位运算）
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) { if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0) throw new IllegalArgumentException(); if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS) concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
//以上是判断传入的参数 初始容量 加载因子 并发级别是否合法 // Find power-of-two sizes best matching arguments int sshift = 0; int ssize = 1; while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift; ssize <<= 1; //2的sshift次方 等于 ssize } //concurrencyLevel有可能不是2的幂次方，通过while循环之后，ssize中保存的是大于concurrencyLevel的最小的那个2的幂次方的值，ssize即为Segment的个数 this.segmentShift = 32 - sshift; //Segment的个数是2的sshift个 this.segmentMask = ssize - 1; //Segment的个数 - 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; // cap最终存储的是Segment中HashEntry[]的大小，cap也一定是2的幂次方 // create segments and segments[0]
//创建一个Segment对象，作为Segment[]的第一个元素 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; }
元素的个数、判断是否为空
size()
遍历所有的Segment，先按顺序将一个个Segment加锁，然后将一个个Segment中HashEntry的个数加起来，最后按顺序释放加在一个个Segment上的锁。
必须按顺序，否则可能产生死锁
put操作
put操作需要在定位Segment之后，对Segment加锁
如果value==null，空指针异常
如果value不是null
首先，计算hash(key)，最终的hash值是hashCode(key) ^ hashSeed之后，再经过各种位操作之后的值
然后，通过hash值的各种位移和与运算，得到Segment[]的下标
构造器中只初始化了Segment[]下标0处的Segment对象，在put时，确定了Segment的位置，先判断该位置上的Segment有没有初始化，没有，先初始化
最后，调用Segment对象的put方法存入键值对。
加锁 tryLock（）
确定HashEntry[]的下标。int index = (tab.length - 1) & hash;
如果当前HashEntry没有初始化，先初始化，并将键值对插入
已经初始化，遍历HashEntry链，有重复的，新值覆盖旧值，否则，插入
插入之前，判断是否需要扩容，扩容：Segment[]是不能扩容的，只能扩容一个个Segment中的HashEntry[]的大小为原来的两倍
public V put(K key, V value) { Segment<K,V> s; if (value == null) throw new NullPointerException(); //ConcurrentHashMap不允许null键和null值 int hash = hash(key); //计算hash值 int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask; //定位segment Segment[] if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment s = ensureSegment(j); //segments[j]没有初始化，初始化该Segment return s.put(key, hash, value, false); //在当前Segment中存入键值对 }
get操作
get操作不需要加锁，因为涉及的共享变量都是volatile的，可以保证内存可见性
先得到key的hash值
根据hash值定位Segment，再定位HashEntry，遍历HashEntry链，如果存在那个key，返回key对应的value，否则返回null
public V get(Object key) { Segment<K,V> s; // manually integrate access methods to reduce overhead HashEntry<K,V>[] tab; int h = hash(key); long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE; if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null && (tab = s.table) != null) { for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile (tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE); e != null; e = e.next) { K k; if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k))) return e.value; } } return null; }
扩容
Segment的个数一旦确定不能改变，当一个Segment中元素的个数超过阈值并且即将发生冲突，扩容，只是扩容当前Segment中的HashEntry[]
private void rehash(HashEntry<K,V> node) { HashEntry<K,V>[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; int newCapacity = oldCapacity << 1; threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); HashEntry<K,V>[] newTable = (HashEntry<K,V>[]) new HashEntry[newCapacity]; int sizeMask = newCapacity - 1; for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) { HashEntry<K,V> e = oldTable[i]; if (e != null) { HashEntry<K,V> next = e.next; int idx = e.hash & sizeMask; if (next == null) // Single node on list newTable[idx] = e; else { // Reuse consecutive sequence at same slot HashEntry<K,V> lastRun = e; int lastIdx = idx; for (HashEntry<K,V> last = next; last != null; last = last.next) { int k = last.hash & sizeMask; if (k != lastIdx) { lastIdx = k; lastRun = last; } } newTable[lastIdx] = lastRun; // Clone remaining nodes for (HashEntry<K,V> p = e; p != lastRun; p = p.next) { V v = p.value; int h = p.hash; int k = h & sizeMask; HashEntry<K,V> n = newTable[k]; newTable[k] = new HashEntry<K,V>(h, p.key, v, n); } } } } int nodeIndex = node.hash & sizeMask; // add the new node node.setNext(newTable[nodeIndex]); newTable[nodeIndex] = node; table = newTable; }
