ConcurrentHashMap之较于HashMap是保证了线程安全，其实现方式之精妙有很多值得学习的地方。同时，这篇文章也将持续更新，毕竟目前只研究了常用的几个操作，还有其他操作，等待我去深挖。
ConcurrentHashMap主要是依靠了CAS无锁算法和对操作的数组索引处的头节点加锁。
扩容操作是可以多线程协助进行，线程只要检测到在扩容就放下当前工作去协助扩容，扩容的优先级还挺高！毕竟耗时。
ps:昨晚写完，csdn在维护，居然无法发布。今天刚好补充了两个关键的方法进去。
public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {
// 常量定义
// 最大容量：2^30
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默认容量16
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
// 最大的数组大小
static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
// 默认的并发大小，为了兼容上个版本，现在没使用
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
// 负载因子
private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 链表转树的节点数阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 从树转链表的节点树阀值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
// 在链表转树时table的最小容量
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16;
private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;
// 2^16-1，help resize的最大线程数
private static final int MAX_RESIZERS = (1 << (32 - RESIZE_STAMP_BITS)) - 1;
// 32-16=16，sizeCtl中记录size大小的偏移量
private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS;
// Node节点hash值的几个取值
static final int MOVED = -1; // 移动节点的hash值
static final int TREEBIN = -2; // 树根节点的hash值
static final int RESERVED = -3; // 短暂保留的节点的hash值
static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // 普通节点hash值可用的位
// CPU的核数
static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// 成员变量
// 存放键值对的数组
transient volatile Node<K,V>[] table;
// 下一个要使用的table，只有在扩容时不为null
private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;
private transient volatile long baseCount;
// 负数代表正在进行初始化或扩容操作
// -1代表正在初始化
// -N表示有N-1个线程正在进行扩容操作
// 正数或0代表hash表还没有被初始化，这个数值表示初始化或下一次进行扩容的大小，类似于扩容
// 阈值。它的值始终是当前ConcurrentHashMap容量的0.75倍，这与loadfactor是对应的。
// 实际容量>=sizeCtl,则扩容。
private transient volatile int sizeCtl;
/**
* The next table index (plus one) to split while resizing.
*/
private transient volatile int transferIndex;
/**
* Spinlock (locked via CAS) used when resizing and/or creating CounterCells.
*/
private transient volatile int cellsBusy;
/**
* Table of counter cells. When non-null, size is a power of 2.
*/
private transient volatile CounterCell[] counterCells;
// views
private transient KeySetView<K,V> keySet;
private transient ValuesView<K,V> values;
private transient EntrySetView<K,V> entrySet;
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
// 插入键值对，onlyIfAbsent参数是如果键值对已存在就不更新了。返回旧的value
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// 不允许传入的键值对为null
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
// 计算hash值
int hash = spread(key.hashCode());
// 判断是否链表转树的变量
int binCount = 0;
// 遍历数组
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
// f是通过key找到的已存在的节点，n是数组长度，i是数组下标，fh是f的hash值
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 如果table还是null或者没有元素，则初始化一个table(懒加载),然后回到上面for循环
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
// 如果计算出来的索引对应的节点f在table中还是null就以cas算法在i处新建一个node插入
// 因为此时还没有加锁，所以有可能cas失败，失败就重试(返回for循环)；cas成功就退出
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
// 如果索引i处的节点正处于移动状态，也就是在扩容中，并且这个节点已经被处理过了。
// 当前线程就先帮助扩容，等会在回到
// for循环继续插入值
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
// 否则就是可以在数组索引i处遍历链表或树来替换value或新建一个链表中的节点
else {
// 旧的value
V oldVal = null;
// 对数组i处的节点加锁，避免多个线程同时操作数组i处的链表或树。换句话说只要多个
// 线程操作的不是同一个数组下标的位置就可以并发执行
synchronized (f) {
// 先判断一下当前的头节点还是不是上面计算出来的节点，毕竟在加锁之前可能会有
// 其他线程已经改了这个节点的值
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 头节点没有遭到变动
// 如果头节点的hash值>=0，就去遍历链表
// 因为树的根节点的hash值是-2，在class TreeBin的初始化构造函数设置的
if (fh >= 0) {
// 链表节点个数置1，头节点占一个
binCount = 1;
// 遍历链表
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
// 如果发现key相同，则替换旧value
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
// 如果是onlyIfAbsent为true，就不替换，只返回旧value
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
// 遍历链表的下一个节点，如果下一个节点为null了，说明到达链表
// 尾部还没有找到key相同的node，此时新建一个节点链接到链表末尾
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
// 如果不是链表，判断是否是红黑树节点
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
// 单纯的置一个值
binCount = 2;
// 在红黑树里操作，替换旧值或者新建node
// 如果不为null，说明在树里找到相同的key了，返回了相应的节点
// 如果为null，说明没找到，在树里新插入这个节点进去
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
// 替换旧value
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
// 当进入链表或树遍历时，才binCount != 0
if (binCount != 0) {
// 进入树里操作binCount=2，不会>=8。
// 所以只有进入了链表操作，并且链表节点>=8了才需要链表转树操作
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
// 返回旧值
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
// 计数器+1，因为能执行到说明是新建了一个节点，并不是替换value
addCount(1L, binCount);
return null;
}
}接下来看下帮助扩容和扩容的实现：扩容代码真的有点复杂，需要下更多的功夫来看懂，所以来日再更新
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// ForwardingNode是一个标志性的类，它只会出现在扩容操作期间并且bin不为null的时候，它是
// 连接两个table的标志，ForwardingNode节点会出现在每个bin的头节点处，指向nextTable
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
//
int rs = resizeStamp(tab.length);
while (nextTab == nextTable && table == tab &&
(sc = sizeCtl) < 0) {
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
transfer(tab, nextTab);
break;
}
}
return nextTab;
}
return table;
}
// 把bin放到新的table里面去,通过forwarding节点来控制多线程情况下是否跳过当前节点去扩容
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
int n = tab.length, stride;
if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
// 如果是开始扩容的第一个线程到达，发现还没开始，就新建一个两倍容量的nextTable
if (nextTab == null) { // initiating
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
nextTab = nt;
} catch (Throwable ex) { // try to cope with OOME
sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
nextTable = nextTab;
transferIndex = n;
}
int nextn = nextTab.length;
// 新建标志类头节点，它的hash值为-1，其他值为null，fwd.nextTable=nextTab
ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
// 并发扩容的关键属性,等于true,说明此节点已经处理过
boolean advance = true;
// 扩容完成标志
boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
// 死循环遍历，直到完成扩容
for (int i = 0, bound = 0;;) {
Node<K,V> f; int fh;
while (advance) {
int nextIndex, nextBound;
if (--i >= bound || finishing)
advance = false;
else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
i = -1;
advance = false;
}
else if (U.compareAndSwapInt
(this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
nextBound = (nextIndex > stride ?
nextIndex - stride : 0))) {
bound = nextBound;
i = nextIndex - 1;
advance = false;
}
}
if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
int sc;
if (finishing) {
nextTable = null;
table = nextTab;
sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
return;
}
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
return;
finishing = advance = true;
i = n; // recheck before commit
}
}
else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
advance = true; // already processed
else {
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
Node<K,V> ln, hn;
if (fh >= 0) {
int runBit = fh & n;
Node<K,V> lastRun = f;
for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
int b = p.hash & n;
if (b != runBit) {
runBit = b;
lastRun = p;
}
}
if (runBit == 0) {
ln = lastRun;
hn = null;
}
else {
hn = lastRun;
ln = null;
}
for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
if ((ph & n) == 0)
ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
else
hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
}
setTabAt(nextTab, i, ln);
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
setTabAt(tab, i, fwd);
advance = true;
}
else if (f instanceof TreeBin) {
TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0;
for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
int h = e.hash;
TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
(h, e.key, e.val, null, null);
if ((h & n) == 0) {
if ((p.prev = loTail) == null)
lo = p;
else
loTail.next = p;
loTail = p;
++lc;
}
else {
if ((p.prev = hiTail) == null)
hi = p;
else
hiTail.next = p;
hiTail = p;
++hc;
}
}
ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
(hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
(lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
setTabAt(nextTab, i, ln);
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
setTabAt(tab, i, fwd);
advance = true;
}
}
}
}
}
}
