ConcurrentHashMap JDK1.8 源码分析

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1 助记

JDK 1.7 使用的是 segment 分段锁，默认为 16 个 segment，扩容分别在各自的 segment 进行。
JDK 1.8 使用的是 Synchronized+CAS 自旋，相应的内部结构和 hashmap 一样，改为了红黑树当 Node 数组为空，直接用 CAS 初始化或者插入数据当 Node 数组节点不为空，需要使用 Sync，因为有很多逻辑判断，例如：链表转红黑树。

2 ConcurrentHashMap 1.8

存储结构

可以发现 Java8 的 ConcurrentHashMap 相对于 Java7 来说变化比较大，不再是之前的 Segment 数组 + HashEntry 数组 + 链表，而是 Node 数组 + 链表 / 红黑树。当冲突链表达到一定长度时，链表会转换成红黑树。

初始化 initTable

ConcurrentHashMap 的初始化是通过自旋和 CAS 操作完成的。里面需要注意的是变量 sizeCtl ，它的值决定着当前的初始化状态。

/** * Initializes table, using the size recorded in sizeCtl. */private final Node<K,V>[] initTable() {    Node<K,V>[] tab; int sc;    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {        ／／　如果 sizeCtl < 0 ,说明另外的线程执行CAS 成功，正在进行初始化。        if ((sc = sizeCtl) < 0)            // 让出 CPU 使用权            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {            try {                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;                    @SuppressWarnings("unchecked")                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];                    table = tab = nt;                    sc = n - (n >>> 2);                }            } finally {                sizeCtl = sc;            }            break;        }    }    return tab;}

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3. put

public V put(K key, V value) {    return putVal(key, value, false);} /** Implementation for put and putIfAbsent */final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {    // key 和 value 不能为空    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();    int hash = spread(key.hashCode());    int binCount = 0;    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {        // f = 目标位置元素        Node<K,V> f; int n, i, fh;// fh 后面存放目标位置的元素 hash 值        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)            // 数组桶为空，初始化数组桶（自旋+CAS)            tab = initTable();        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {            // 桶内为空，CAS 放入，不加锁，成功了就直接 break 跳出            if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))                break;  // no lock when adding to empty bin        }        else if ((fh = f.hash) == MOVED)            tab = helpTransfer(tab, f);        else {            V oldVal = null;            // 使用 synchronized 加锁加入节点            synchronized (f) {                if (tabAt(tab, i) == f) {                    // 说明是链表                    if (fh >= 0) {                        binCount = 1;                        // 循环加入新的或者覆盖节点                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {                            K ek;                            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;                            if ((e = e.next) == null) {                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,                                                          value, null);                                break;                            }                        }                    }                    else if (f instanceof TreeBin) {                        // 红黑树                        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;                        }                    }                }            }            if (binCount != 0) {                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)                    treeifyBin(tab, i);                if (oldVal != null)                    return oldVal;                break;            }        }    }    addCount(1L, binCount);    return null;}

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根据 key 计算出 hashcode 。
判断是否需要进行初始化。
即为当前 key 定位出的 Node，如果为空表示当前位置可以写入数据，利用 CAS 尝试写入，失败则自旋保证成功。
如果当前位置的 hashcode == MOVED == -1,则需要进行扩容。
如果都不满足，则利用 synchronized 锁写入数据。
如果数量大于 TREEIFY_THRESHOLD 则要转换为红黑树。

4. get

public V get(Object key) {    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;    // key 所在的 hash 位置    int h = spread(key.hashCode());    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&        (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {        // 如果指定位置元素存在，头结点hash值相同        if ((eh = e.hash) == h) {            if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))                // key hash 值相等，key值相同，直接返回元素 value                return e.val;        }        else if (eh < 0)            // 头结点hash值小于0，说明正在扩容或者是红黑树，find查找            return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;        while ((e = e.next) != null) {            // 是链表，遍历查找            if (e.hash == h &&                ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))                return e.val;        }    }    return null;}

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总结一下 get 过程：

根据 hash 值计算位置。
查找到指定位置，如果头节点就是要找的，直接返回它的 value.
如果头节点 hash 值小于 0 ，说明正在扩容或者是红黑树，查找之。
如果是链表，遍历查找之。

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黄敏

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还未添加个人签名 2019.11.30 加入

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