欢迎关注头条号：java小马哥
周一至周日早九点半！下午三点半！精品技术文章准时送上！！！
精品学习资料获取通道，参见文末
看源码前我们必须先知道一下ConcurrentHashMap的基本结构。ConcurrentHashMap是采用分段锁来进行并发控制的。
其中有一个内部类为Segment类用来表示锁。而Segment类里又有一个HashEntry[]数组，这个数组才是真正用
来存放我们的key-value的。
大概为如下图结构。一个Segment数组，而Segment数组每个元素为一个HashEntry数组
看源码前我们还必须了解的几个默认的常量值：
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16 容器默认容量为16
DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f 默认扩容因子是0.75
DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16 默认并发度是16
MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30 容器最大容量为1073741824
MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2 段的最小大小
MAX_SEGMENTS = 1 << 16 段的最大大小
RETRIES_BEFORE_LOCK = 2 通过不获取锁的方式尝试获取size的次数
以上以及默认值是ConcurrentHashMap中定义好的，下面我们很多地方会用到他们。
先从初始化开始说起
通过我们使用ConcurrentHashMap都是通过 ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap<>();的方式
我们点进去跟踪下源码
/**
* Creates a new, empty map with a default initial capacity (16),
* load factor (0.75) and concurrencyLevel (16).
*/
public ConcurrentHashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL);
}
可以看到，默认无参构造函数内调用了另一个带参构造函数，而这个构造函数也就是不管你初始化时传进来什么参数，最终都会跳到那个带参构造函数。
点进去看看这个带参构造函数实现了什么功能
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;
// Find power-of-two sizes best matching arguments
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
this.segmentShift = 32 - sshift;
this.segmentMask = ssize - 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;
// create segments and segments[0]
Segment s0 =
new Segment(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry[])new HashEntry[cap]);
Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
我们看到该构造函数一共有三个参数，分别是容器的初始化大小、负载因子、并发度，这三个参数如果我们new 一个ConcurrentHashMap时没有指定，
那么将会采用默认的参数，也就是我们本文开始说的那几个常量值。
在这里我对这三个参数做下解释。容器初始化大小是整个map的容量。负载因子是用来计算每个segment里的HashEntry数组扩容时的阈值的。并发度是
用来设置segment数组的长度的。
开头这两个if没什么好说的。就是用来判断我们传进来的参数的正确性。当负载因子，初始容量和并发度不按照规范来时会抛出算术异常。第二个if时当传进来的
并发度大于最大段大小的时候，就将其设置为最大段大小。
这段就比较有意思了。由于segment数组要求长度必须为2的n次方，当我们传进来的并发度不是2的n次方时会计算出一个最接近它的2的n次方值
比如如何我们传进来的并发度为14 15那么通过计算segment数组长度就是16。在上图中我们可以看到两个局部变量ssize和sshift，在循环中如果ssize小于
并发度就将其二进制左移一位，即乘2。因此ssize就是用来保存我们计算出来的最接近并发度的2的n次方值。而ssfhit是用来计算偏移量的。在这里我们又
要说两个很重要的全局常量。segmentMask和segmentShift。其中segmentMask为ssize - 1，由于ssize为2的倍数。那么segmentMask就是奇数。化为
二进制就是全1，而segmentShift为32 - sshift大小。32是key值经过再hash求出来的值的二进制位。segmentMask和segmentShift是用来定位当前元素
在segment数组那个位置，和在HashEntry数组的哪个位置，后面我们会详细说说怎么算的。
这一段代码就是用来确定每个segment里面的hashentry的一些参数和初始化segment数组了。第一个if是防止我们设置的初始化
容量大于最大容量。而c是用来计算每个hashentry数组的容量。由于每个hashentry数组容量也需要为2的n次方，因此这里也需要
一个cap和循环来计算一个2的n次方值，方法和上面一样。这里计算出来的cap值就是最终hashentry数组实际的大小了。
初始化就做了这些工作了。
那么我们在说说最简单的get方法。
get方法就需要用到定位我们的元素了。而定位元素就需要我们上面初始化时设置好的两个值：segmentMask和segmentShift
上面说了，并发度默认值为16，那么ssize也为16，因此segmentMask为15.由于ssize二进制往左移了4位，那么sshift就是4，
segmentShift就是32-4=28.下面我们就用segmentMask=15，segmentShift为28来说说怎么确定元素位置的。
在这里我们要说下hash值，这里的hash值不是key的hashcode值，而是经过再hash确定下来的一个hash值，目的是为了减少hash冲突。
hash值二进制为32位。
上图两个红框就是分别确定segment数组中的位置和hashentry数组中的位置。
我们可以看到确定segment数组是采用 (h >>> segmentShift) & segmentMask，其中h为再hash过的hash值。将32为的hash值往右移segmentShift位。这里我们假设移了28位。
而segmentMask为15，就是4位都为一的二进制。将高4位与segmentMask相与会等到一个小于16的值，就是当前元素再的segment位置。
确定了所属的segment后。就要确认在的hashentry位置了。通过第二个红框处，我们可以看到确定hashentry的位置没有使用上面两个值了。而是直接使用当前hashentry数组的长度减一
和hash值想与。通过两种不同的算法分别定位segment和hashenrty可以保证元素在segment数组和hashentry数组里面都散列开了。
Put方法
public V put(K key, V value) {
Segment s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
}
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
HashEntry node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value);
V oldValue;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry first = entryAt(tab, index);
for (HashEntry e = first;;) {
if (e != null) {
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
if (node != null)
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry(hash, key, value, first);
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);
else
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}
上面两片代码就是put一个元素的过程。由于Put方法里需要对共享变量进行写入操作，因此为了安全，需要在操作共享变量时加锁。put时先定位到segment，然后在segment里及逆行擦汗如操作。
插入有两个步骤，第一步判断是否需要对segment里的hashenrty数组进行扩容。第二步是定位添加元素的位置，然后将其放在hashenrty数组里。
我们先说说扩容。
在插入元素的时候会先判断segment里面的hashenrty数组是否超过容量threshold。这个容量是我们刚开始初始化hashenrty数组时采用容量大小和负载因子计算出来的。
如果超过这个阈值(threshold)那么就会进行扩容。扩容括的时当前hashenrty而不是整个map。
如何扩容
扩容的时候会先创建一个容量是原来两个容量大小的数组，然后将原数组里的元素进行再散列后插入到新的数组里。
Size方法
由于map里的元素是遍布所有hashenrty的。因此统计size的时候需要统计每个hashenrty的大小。由于是并发环境下，可能出现有线程在插入或者删除的情况。因此会出现
错误。我们能想到的就是使用size方法时把所有的segment的put，remove和clean方法都锁起来。但是这种方法时很低效的。因此concurrenthashmap采用了以下办法：
先尝试2次通过不加锁的方式来统计各个segment大小，如果统计的过程中，容器的count发生了变化，再采用加锁的方式来统计所有segment的大小。
concurrenthashmap时使用modcount变量来判断再统计的时候容器是否放生了变化。在put、remove、clean方法里操作数据前都会将辩能力modCount进行加一，那么在统计
size千后比较modCount是否发生变化，就可以知道容器大小是否发生变化了。
封面图源网络，侵权删除)
私信头条号，发送：“资料”，获取更多“秘制” 精品学习资料
如有收获，请帮忙转发，您的鼓励是作者最大的动力，谢谢！
一大波微服务、分布式、高并发、高可用的原创系列文章正在路上,
欢迎关注头条号：java小马哥
周一至周日早九点半！下午三点半！精品技术文章准时送上！！！
十余年BAT架构经验倾囊相授
