ConcurrentHashMap源码解析
ConcurrentHashMap是什么？
它是对HashMap线程安全性的增强类，保证了Map对象在多线程环境下的读写的线程安全性。在使用方法上和HashMap保持一致，都是Map接口的实现类。
类结构
核心数据结构
核心数据结构和HashMap相同，都是采用数组链表或数组红黑树的结构
核心源码解读（源码来自JDK11）
initTable方法
initTable()方法用于核心数据结构对象数组的初始化操作
// Table初始化和扩容时的控制，-1为正在有线程对其进行初始化；-N 说明有N-1个线程正在进行扩容；大于等于0的情况表示table的容量
private transient volatile int sizeCtl;
private static final Unsafe U = Unsafe.getUnsafe();
// 初始化操作
private final Node<K,V>[] initTable() {
Node<K,V>[] tab; int sc;
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// 判断是否有其他线程在进行初始化操作
if ((sc = sizeCtl) < 0)
// 放弃线程竞争，仅空转
Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
// 使用Java内部的本地方法，比较SIZECTL与预期值sc是否相同，相同的话，将sizeCtl更新为-1，成功返回true
else if (U.compareAndSetInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// 算得初始化容量n
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
// 初始化Node数组
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
// 将初始化好的Node数组赋值给table成员变量
table = tab = nt;
// sc = n * (3/4); sc变为原来的0.75倍，对应默认的负载因子。表示下次扩容的触发的真实元素个数
sc = n - (n >>> 2);
}
// 设置sizeCtl为sc
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}
put方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
// 计算当前键的hash
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
// 循环阻塞当前执行栈，直到满足跳出条件
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
// 定位到的头元素f
Node<K,V> f; int n, i, fh; K fk; V fv;
// 如果当前的table是空数组
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
// 自旋CAS初始化数组
tab = initTable();
// 使用hash与数组长度取模，获取指定位置的桶
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// 桶的位置是空的情况，直接放入新元素
if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value)))
// 加完后直接跳出
break; // no lock when adding to empty bin
}
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
// 桶元素的hash是否为-1，表示当前对象正在被其他线程扩容，当前线程协助其他线程加快扩容速度
tab = helpTransfer(tab, f);
// 桶元素的hash、key是否和待put的元素是否相等，如果相等就没必要加了，直接返回
else if (onlyIfAbsent // check first node without acquiring lock
&& fh == hash
&& ((fk = f.key) == key || (fk != null && key.equals(fk)))
&& (fv = f.val) != null)
return fv;
else {
V oldVal = null;
// 对桶元素进行同步操作协调
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
if (fh >= 0) {
// 该桶为一个链表
binCount = 1;
// 遍历该链表的操作，和待put的元素的hash和key进行比较
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
// 如果存在则替换
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
// 不存在的话，用在链表的末尾加入当前元素
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key, value);
break;
}
}
}
// 是红黑树的结构
else if (f instanceof TreeBin) {
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;
}
}
else if (f instanceof ReservationNode)
throw new IllegalStateException("Recursive update");
}
}
if (binCount != 0) {
// 如果链表节点长度大于等于树化阈值将链表转换为红黑二叉树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
} addCount(1L, binCount); return null; }
final Node
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// 如果 table 不是空 且 node 节点是转移类型，数据检验
// 且 node 节点的 nextTable（新 table） 不是空，同样也是数据校验
// 尝试帮助扩容
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
// 根据 length 得到一个标识符号
int rs = resizeStamp(tab.length);
// 如果 nextTab 没有被并发修改 且 tab 也没有被并发修改
// 且 sizeCtl < 0 （说明还在扩容）
while (nextTab == nextTable && table == tab &&
(sc = sizeCtl) < 0) {
// 如果 sizeCtl 无符号右移 16 不等于 rs （ sc前 16 位如果不等于标识符，则标识符变化了）
// 或者 sizeCtl == rs + 1 （扩容结束了，不再有线程进行扩容）（默认第一个线程设置 sc ==rs 左移 16 位 + 2，当第一个线程结束扩容了，就会将 sc 减一。这个时候，sc 就等于 rs + 1）
// 或者 sizeCtl == rs + 65535 （如果达到最大帮助线程的数量，即 65535）
// 或者转移下标正在调整 （扩容结束）
// 结束循环，返回 table
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;
// 如果以上都不是, 将 sizeCtl + 1, （表示增加了一个线程帮助其扩容）
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
// 进行转移
transfer(tab, nextTab);
// 结束循环
break;
}
}
return nextTab;
}
return table;
}
get方法
public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
// 计算key的hash值
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) {
// 桶元素的hash等于当前key的hash, key也相等的情况下找到目标元素
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
// 正在扩容或者是红黑树
else if (eh < 0)
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
// 沿链表寻找hash和key匹配的元素，匹配到就返回
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
参考
- https://snailclimb.gitee.io/javaguide//docs/java/collection/ConcurrentHashMap
- https://www.jianshu.com/p/39b747c99d32
原文创作：沐风之境
原文链接：https://www.cnblogs.com/mufeng3421/p/13159061.html
