Java集合: ConcurrentHashMap源码分析 JDK1.8

转载文章，原博客地址为：http://blog.csdn.net/u010887744/article/details/50637030

jdk1.8和jdk1.7对于ConcurrentHashMap的实现出现的重大变化，不再采用分段锁的方法，网上这方面的博客较少，这篇文章写得较好，转载扩撒。

本文首写于有道云笔记，并在小组分享会分享，先整理发布，希望和大家交流探讨。云笔记地址

概述：

1、设计首要目的：维护并发可读性（get、迭代相关）；次要目的：使空间消耗比HashMap相同或更好，且支持多线程高效率的初始插入（empty table）。

2、HashTable 线程安全，但采用synchronized，多线程下效率低下。线程1put时，线程2无法put或get。

实现原理：

锁分离：

        在HashMap的基础上，将数据分段存储， ConcurrentHashMap由多个Segment组成，每个Segment都有把锁。Segment下包含很多Node，也就是我们的键值对了。

如果还停留在锁分离、Segment，那已经out了。

Segment虽保留，但已经简化属性，仅仅是为了兼容旧版本。

• CAS算法；unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);  CAS(Compare And Swap)，意思是如果valueOffset位置包含的值与expect值相同，则更新valueOffset位置的值为update，并返回true，否则不更新，返回false。
• 与Java8的HashMap有相通之处，底层依然由“数组”+链表+红黑树；
• 底层结构存放的是TreeBin对象，而不是TreeNode对象；
• CAS作为知名无锁算法，那ConcurrentHashMap就没用锁了么？当然不是，hash值相同的链表的头结点还是会synchronized上锁。 

private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 2的30次方=1073741824

private static final intDEFAULT_CAPACITY = 16;

static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; // MAX_VALUE=2^31-1=2147483647

private static finalint DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;

private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 链表转树阀值，大于8时

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; //树转链表阀值，小于等于6（tranfer时，lc、hc=0两个计数器分别++记录原bin、新binTreeNode数量，<=UNTREEIFY_THRESHOLD 则untreeify(lo)）。【仅在扩容tranfer时才可能树转链表】

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16;

private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;

private static final int MAX_RESIZERS = (1 << (32 - RESIZE_STAMP_BITS)) - 1; // 2^15-1，help resize的最大线程数

private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS; // 32-16=16，sizeCtl中记录size大小的偏移量

static final int MOVED     = -1; // hash for forwarding nodes（forwarding nodes的hash值）、标示位

static final int TREEBIN   = -2; // hash for roots of trees（树根节点的hash值）

static final int RESERVED  = -3; // hash for transient reservations（ReservationNode的hash值）

static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // usable bits of normal node hash

static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); // 可用处理器数量

 /**

    * Table initialization and resizing control.  When negative, the

    * table is being initialized or resized: -1 for initialization,

    * else -(1 + the number of active resizing threads).  Otherwise,

    * when table is null, holds the initial table size to use upon

    * creation, or 0 for default. After initialization, holds the

    * next element count value upon which to resize the table.

    */

private transient volatile int sizeCtl;

sizeCtl是控制标识符，不同的值表示不同的意义。

• 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。

部分构造函数：

 public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                              float loadFactor, int concurrencyLevel) {
   if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
             thrownew IllegalArgumentException();
   if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many bins
             initialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threads
   long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
   int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
             MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
   this.sizeCtl = cap;
 }

concurrencyLevel：

        concurrencyLevel，能够同时更新ConccurentHashMap且不产生锁竞争的最大线程数，在Java8之前实际上就是ConcurrentHashMap中的分段锁个数，即Segment[]的数组长度 。 正确地估计很重要，当低估，数据结构将根据额外的竞争，从而导致线程试图写入当前锁定的段时阻塞； 相反，如果高估了并发级别，你遇到过大的膨胀，由于段的不必要的数量;  这种膨胀可能会导致性能下降，由于高数缓存未命中。

        在Java8里，仅仅是为了兼容旧版本而保留。唯一的作用就是保证构造map时初始容量不小于concurrencyLevel。

源码122行：

Also, for compatibility with previous   versions of this class, constructors may optionally specify an   expected {@code concurrencyLevel} as an additional hint for   internal sizing. 

源码482行：

 Mainly: We   leave untouched but unused constructor arguments refering to   concurrencyLevel .……

        ……

1、重要属性：

1.1 Node：

 static class Node implements Map.Entry {
         final int hash;
         final K key;
         volatile V val; // Java8增加volatile，保证可见性
         volatile Node next;

         Node(inthash, K key, V val, Node next) {
             this.hash = hash;
             this.key = key;
             this.val = val;
             this.next = next;
         }

         public final K getKey()       { return key; }
         public final V getValue()     { return val; }
         // HashMap调用Objects.hashCode()，最终也是调用Object.hashCode()；效果一样
         public final int hashCode()   { returnkey.hashCode() ^ val.hashCode(); }
         public final String toString(){ returnkey + "=" + val; }
         public final V setValue(V value) { // 不允许修改value值，HashMap允许
             throw new UnsupportedOperationException();
         }
         // HashMap使用if (o == this)，且嵌套if；concurrent使用&&
         public final boolean equals(Object o) {
             Object k, v, u; Map.Entry e;
             return ((oinstanceof Map.Entry) &&
                     (k = (e = (Map.Entry)o).getKey()) != null &&
                     (v = e.getValue()) != null &&
                     (k == key || k.equals(key)) &&
                     (v == (u = val) || v.equals(u)));
         }

         /**
          * Virtualized support for map.get(); overridden in subclasses.
          */
         Node find(inth, Object k) { // 增加find方法辅助get方法
             Node e = this;
             if (k != null) {
                 do {
                     K ek;
                     if (e.hash == h &&
                         ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
                         returne;
                 } while ((e = e.next) != null);
             }
             returnnull;
         }
     }

1.2 TreeNode

 // Nodes for use in TreeBins，链表>8，才可能转为TreeNode.
 // HashMap的TreeNode继承至LinkedHashMap.Entry；而这里继承至自己实现的Node，将带有next指针，便于treebin访问。
     static final class TreeNode extends Node {
         TreeNode parent;  // red-black tree links
         TreeNode left;
         TreeNode right;
         TreeNode prev;    // needed to unlink next upon deletion
         boolean red;

         TreeNode(inthash, K key, V val, Node next,
                  TreeNode parent) {
             super(hash, key, val, next);
             this.parent = parent;
         }

         Node find(inth, Object k) {
             return findTreeNode(h, k, null);
         }

         /**
          * Returns the TreeNode (or null if not found) for the given key
          * starting at given root.
          */ // 查找hash为h，key为k的节点
         final TreeNode findTreeNode(int h, Object k, Class kc) {
             if (k != null) { // 比HMap增加判空
                 TreeNode p = this;
                 do  {
                     intph, dir; K pk; TreeNode q;
                     TreeNode pl = p.left, pr = p.right;
                     if ((ph = p.hash) > h)
                         p = pl;
                     elseif (ph < h)
                         p = pr;
                     elseif ((pk = p.key) == k || (pk != null && k.equals(pk)))
                         returnp;
                     elseif (pl == null)
                         p = pr;
                     elseif (pr == null)
                         p = pl;
                     elseif ((kc != null ||
                               (kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
                              (dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
                         p = (dir < 0) ? pl : pr;
                     elseif ((q = pr.findTreeNode(h, k, kc)) != null)
                         returnq;
                     else
                         p = pl;
                 } while (p != null);
             }
             return null;
         }
     }
 // 和HashMap相比，这里的TreeNode相当简洁；ConcurrentHashMap链表转树时，并不会直接转，正如注释（Nodes for use in TreeBins）所说，只是把这些节点包装成TreeNode放到TreeBin中，再由TreeBin来转化红黑树。

1.3 TreeBin

 // TreeBin用于封装维护TreeNode，包含putTreeVal、lookRoot、UNlookRoot、remove、balanceInsetion、balanceDeletion等方法，这里只分析其构造函数。
 // 当链表转树时，用于封装TreeNode，也就是说，ConcurrentHashMap的红黑树存放的时TreeBin，而不是treeNode。
 TreeBin(TreeNode b) {
     super(TREEBIN, null, null, null);//hash值为常量TREEBIN=-2,表示roots of trees
     this.first = b;
     TreeNode r = null;
     for (TreeNode x = b, next; x != null; x = next) {
         next = (TreeNode)x.next;
         x.left = x.right = null;
         if (r == null) {
             x.parent = null;
             x.red = false;
             r = x;
         }
         else {
             K k = x.key;
             inth = x.hash;
             Class kc = null;
             for (TreeNode p = r;;) {
                 intdir, ph;
                 K pk = p.key;
                 if ((ph = p.hash) > h)
                     dir = -1;
                 elseif (ph < h)
                     dir = 1;
                 elseif ((kc == null &&
                           (kc = comparableClassFor(k)) == null) ||
                          (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0)
                     dir = tieBreakOrder(k, pk);
                     TreeNode xp = p;
                 if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
                     x.parent = xp;
                     if (dir <= 0)
                         xp.left = x;
                     else
                         xp.right = x;
                     r = balanceInsertion(r, x);
                     break;
                 }
             }
         }
     }
     this.root = r;
     assert checkInvariants(root);
 }

1.4 treeifyBin

 /**
 * Replaces all linked nodes in bin at given index unless table is
 * too small, in which case resizes instead.链表转树
 */
 private final void treeifyBin(Node[] tab, int index) {
         Node b; intn, sc;
     if (tab != null) {
         if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
             tryPresize(n << 1); // 容量<64，则table两倍扩容，不转树了
         else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {
             synchronized (b) { // 读写锁
                 if (tabAt(tab, index) == b) {
                     TreeNode hd = null, tl = null;
                     for (Node e = b; e != null; e = e.next) {
                         TreeNode p =
                             new TreeNode(e.hash, e.key, e.val,
                                               null, null);
                         if ((p.prev = tl) == null)
                             hd = p;
                         else
                             tl.next = p;
                         tl = p;
                     }
                     setTabAt(tab, index, new TreeBin(hd));
                 }
             }
         }
     }
 }

1.5 ForwardingNode

 // A node inserted at head of bins during transfer operations.连接两个table
 // 并不是我们传统的包含key-value的节点，只是一个标志节点，并且指向nextTable，提供find方法而已。生命周期：仅存活于扩容操作且bin不为null时，一定会出现在每个bin的首位。
 static final class ForwardingNode extends Node {
     final Node[] nextTable;
     ForwardingNode(Node[] tab) {
         super(MOVED, null, null, null); // 此节点hash=-1，key、value、next均为null
         this.nextTable = tab;
     }

     Node find(int h, Object k) {
         // 查nextTable节点，outer避免深度递归
         outer: for (Node[] tab = nextTable;;) {
             Node e; intn;
             if (k == null || tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
                 (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) == null)
                 returnnull;
             for (;;) { // CAS算法多和死循环搭配！直到查到或null
                 int eh; K ek;
                 if ((eh = e.hash) == h &&
                     ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
                     returne;
                 if (eh < 0) {
                     if (e instanceof ForwardingNode) {
                         tab = ((ForwardingNode)e).nextTable;
                         continue outer;
                     }
                     else
                         return e.find(h, k);
                 }
                 if ((e = e.next) == null)
                     return null;
             }
         }
     }
 }

1.6  3个原子操作（调用频率很高）

 @SuppressWarnings("unchecked") // ASHIFT等均为private static final
 static final  Node tabAt(Node[] tab, int i) { // 获取索引i处Node
     return (Node)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
     }
     // 利用CAS算法设置i位置上的Node节点（将c和table[i]比较，相同则插入v）。
     static final  boolean casTabAt(Node[] tab, int i,
                                         Node c, Node v) {
         return U.compareAndSwapObject(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, c, v);
     }
     // 设置节点位置的值，仅在上锁区被调用
     static final  void setTabAt(Node[] tab, int i, Node v) {
         U.putObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, v);
     }

1.7 Unsafe

 //在源码的6277行到最后，有着ConcurrentHashMap中极为重要的几个属性（SIZECTL），unsafe静态块控制其修改行为。Java8中，大量运用CAS进行变量、属性的无锁修改，大大提高性能。
 // Unsafe mechanics
 private static final sun.misc.Unsafe U;
 private static final long SIZECTL;
 private static final long TRANSFERINDEX;
 private static final long BASECOUNT;
 private static final long CELLSBUSY;
 private static final long CELLVALUE;
 private static final long ABASE;
 private static final int ASHIFT;

 static {
     try {
     U = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
     Class k = ConcurrentHashMap.class;
     SIZECTL = U.objectFieldOffset (k.getDeclaredField("sizeCtl"));
     TRANSFERINDEX=U.objectFieldOffset(k.getDeclaredField("transferIndex"));
     BASECOUNT = U.objectFieldOffset (k.getDeclaredField("baseCount"));
     CELLSBUSY = U.objectFieldOffset (k.getDeclaredField("cellsBusy"));
     Class ck = CounterCell.class;
     CELLVALUE = U.objectFieldOffset (ck.getDeclaredField("value"));
     Class ak = Node[].class;
     ABASE = U.arrayBaseOffset(ak);
     intscale = U.arrayIndexScale(ak);
     if ((scale & (scale - 1)) != 0)
         thrownew Error("data type scale not a power of two");
     ASHIFT = 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale);
     } catch (Exception e) {
     thrownew Error(e);
     }
 }

1.8 扩容相关

    tryPresize 在putAll以及treeifyBin中调用

 private final void tryPresize(int size) {
         // 给定的容量若>=MAXIMUM_CAPACITY的一半，直接扩容到允许的最大值，否则调用函数扩容
         int c = (size >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ? MAXIMUM_CAPACITY :
             tableSizeFor(size + (size >>> 1) + 1);
         int sc;
         while ((sc = sizeCtl) >= 0) { //没有正在初始化或扩容，或者说表还没有被初始化
             Node[] tab = table; int n;
            if(tab == null || (n = tab.length) == 0) {
                 n = (sc > c) ? sc : c; // 扩容阀值取较大者
          // 期间没有其他线程对表操作，则CAS将SIZECTL状态置为-1，表示正在进行初始化
                 if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
                     try {
                         if (table == tab) {
                             @SuppressWarnings("unchecked")
                             Node[] nt = (Node[])new Node[n];
                             table = nt;
                             sc = n - (n >>> 2); //无符号右移2位，此即0.75*n
                         }
                     } finally {
                         sizeCtl = sc; // 更新扩容阀值
                     }
                 }
             }// 若欲扩容值不大于原阀值，或现有容量>=最值，什么都不用做了
             else if (c <= sc || n >= MAXIMUM_CAPACITY)
                 break;
             else if (tab == table) { // table不为空，且在此期间其他线程未修改table
                 int rs = resizeStamp(n);
                 if (sc < 0) {
                     Node[] nt;//RESIZE_STAMP_SHIFT=16,MAX_RESIZERS=2^15-1
                     if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                         sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
                         transferIndex <= 0)
                         break;
                     if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
                         transfer(tab, nt);
                 }
                 else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
                                              (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
                     transfer(tab, null);
             }
         }
     }

 private static final int tableSizeFor(int c){//和HashMap一样,返回>=n的最小2的自然数幂
   int n = c - 1;
   n |= n >>> 1;
   n |= n >>> 2;
   n |= n >>> 4;
   n |= n >>> 8;
   n |= n >>> 16;
   return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
 }

 /**
 * Returns the stamp bits for resizing a table of size n.
 * Must be negative when shifted left by RESIZE_STAMP_SHIFT.
 */
 static final int resizeStamp(int n) { // 返回一个标志位
     return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1));
 }// numberOfLeadingZeros返回n对应32位二进制数左侧0的个数，如9（1001）返回28
 // RESIZE_STAMP_BITS=16,(左侧0的个数)|(2^15)

ConcurrentHashMap无锁多线程扩容，减少扩容时的时间消耗。

transfer扩容操作 ：单线程构建两倍容量的nextTable；允许多线程复制原table元素到nextTable。

1. 为每个内核均分任务，并保证其不小于16；
2. 若nextTab为null，则初始化其为原table的2倍；
3. 死循环遍历，直到finishing。

• 节点为空，则插入ForwardingNode；
• 链表节点（fh>=0），分别插入nextTable的i和i+n的位置；【逆序链表？？】
• TreeBin节点（fh<0），判断是否需要untreefi，分别插入nextTable的i和i+n的位置；【逆序树？？】
• finishing时，nextTab赋给table，更新sizeCtl为新容量的0.75倍 ，完成扩容。

以上说的都是单线程，多线程又是如何实现的呢？

       遍历到ForwardingNode节点((fh = f.hash) == MOVED)，说明此节点被处理过了，直接跳过。这是控制并发扩容的核心  。 由于给节点上了锁，只允许当前线程完成此节点的操作，处理完毕后，将对应值设为ForwardingNode（fwd），其他线程看到forward，直接向后遍历。如此便完成了多线程的复制工作，也解决了线程安全问题。

private transient volatile Node[] nextTable; //仅仅在扩容使用，并且此时非空

 // 将table每一个bin（桶位）的Node移动或复制到nextTable
 // 只在addCount(long x, int check)、helpTransfer、tryPresize中调用
 private final void transfer(Node[] tab, Node[] nextTab) {
     int n = tab.length, stride;
     // 每核处理的量小于16，则强制赋值16
     if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
         stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
     if (nextTab == null) {      // initiating
         try {
             @SuppressWarnings("unchecked")
             Node[] nt = (Node[])new Node[n << 1]; //两倍
             nextTab = nt;
         } catch (Throwable ex) {   // try to cope with OOME
             sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
             return;
         }
         nextTable = nextTab;
         transferIndex = n;
     }
     int nextn = nextTab.length;
     //连节点指针,标志位，fwd的hash值为-1，fwd.nextTable=nextTab。
     ForwardingNode fwd= new ForwardingNode(nextTab);
     boolean advance= true;//并发扩容的关键属性,等于true,说明此节点已经处理过
     boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
     for (int i = 0, bound = 0;;) { // 死循环
         Node f; int fh;
         while (advance) { // 控制--i，遍历原hash表中的节点
             int nextIndex, nextBound;
             if (--i >= bound || finishing)
                 advance = false;
             else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                 i = -1;
                 advance = false;
            }//TRANSFERINDEX 即用CAS计算得到的transferIndex
             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) { // 所有节点复制完毕
                 nextTable = null;
                 table = nextTab;
                 sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1); //扩容阀值设为原来的1.5倍，即现在的0.75倍
                 return; // 仅有的2个跳出死循环出口之一
             }//CAS更新扩容阈值,sc-1表明新加入一个线程参与扩容
             if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                 if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                     return;// 仅有的2个跳出死循环出口之一
                 finishing = advance = true;
                 i = n; // recheck before commit
             }
         }
        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null) //该节点为空，则插入ForwardingNode
             advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
         //遍历到ForwardingNode节点，说明此节点被处理过了，直接跳过。这是控制并发扩容的核心
        else if ((fh = f.hash) == MOVED) // MOVED=-1，hash for fwd
             advance = true; // already processed
        else {
             synchronized (f) { //上锁
                 if (tabAt(tab, i) == f) {
                     Node ln, hn; //ln原位置节点，hn新位置节点
                     if (fh >= 0) { // 链表
                         int runBit = fh & n; // f.hash & n
                         Node lastRun = f; // lastRun和p两个链表，逆序？？
                         for (Node p = f.next; p != null; p = p.next) {
                             int b = p.hash & n; // f.next.hash & n
                             if (b != runBit) {
                                 runBit = b;
                                 lastRun = p;
                             }
                         }
                         if (runBit == 0) {
                             ln = lastRun;
                             hn = null;
                         }
                         else {
                             hn = lastRun;
                             ln = null;
                         }
                         for (Node p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                             int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                             if ((ph & n) == 0) // 和HashMap确定扩容后的节点位置一样
                                 ln = new Node(ph, pk, pv, ln);
                             else
                                 hn = new Node(ph, pk, pv, hn); //新位置节点
                         }//类似HashMap，为何i+n？参见HashMap的笔记
                         setTabAt(nextTab, i, ln);//在nextTable[i]插入原节点
                         setTabAt(nextTab, i + n, hn);//在nextTable[i+n]插入新节点
                         //在nextTable[i]插入forwardNode节点，表示已经处理过该节点
                         setTabAt(tab, i, fwd);
                         //设置advance为true 返回到上面的while循环中 就可以执行--i操作
                         advance = true;
                     }
                     else if (f instanceof TreeBin) { //树
                         TreeBin t = (TreeBin)f;
                         TreeNode lo = null, loTail = null;
                         TreeNode hi = null, hiTail = null;
                         //lc、hc=0两计数器分别++记录原、新bin中TreeNode数量
                         int lc = 0, hc = 0;
                         for (Node e = t.first; e != null; e = e.next) {
                             int h = e.hash;
                             TreeNode p = new TreeNode
                                 (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;
                             }
                         }//扩容后树节点个数若<=6，将树转链表
                         ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                             (hc != 0) ? new TreeBin(lo) : t;
                         hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                             (lc != 0) ? new TreeBin(hi) : t;
                         setTabAt(nextTab, i, ln);
                         setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                         setTabAt(tab, i, fwd);
                         advance = true;
                     }
                 }
             }
         }
     }
 }

 // 协助扩容方法。多线程下，当前线程检测到其他线程正进行扩容操作，则协助其一起扩容；（只有这种情况会被调用）从某种程度上说，其“优先级”很高，只要检测到扩容，就会放下其他工作，先扩容。
 // 调用之前，nextTable一定已存在。
 final Node[] helpTransfer(Node[] tab, Node f) {
     Node[] nextTab; intsc;
     if (tab != null && (finstanceof ForwardingNode) &&
         (nextTab = ((ForwardingNode)f).nextTable) != null) {
         intrs = resizeStamp(tab.length); //标志位
         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);//调用扩容方法，直接进入复制阶段
                 break;
             }
         }
         return nextTab;
     }
     return table;
 }

2、 put相关：

理一下put的流程：

① 判空：null直接抛空指针异常；

② hash：计算h=key.hashcode；调用spread计算hash= ( h  ^( h  >>> 16 ))&  HASH_BITS；

③ 遍历table

• 若table为空，则初始化，仅设置相关参数；
• @@@计算当前key存放位置，即table的下标i=(n - 1) & hash；
• 若待存放位置为null，casTabAt无锁插入；
• 若是forwarding nodes（检测到正在扩容），则helpTransfer（帮助其扩容）；
• else（待插入位置非空且不是forward节点，即碰撞了），将头节点上锁（保证了线程安全）：区分链表节点和树节点，分别插入（遇到hash值与key值都与新节点一致的情况，只需要更新value值即可。否则依次向后遍历，直到链表尾插入这个结点）；
• 若链表长度>8，则treeifyBin转树（Note：若length<64,直接tryPresize,两倍table.length;不转树）。

④ addCount(1L, binCount)。

Note：

1、put操作共计两次hash操作，再利用“与&”操作计算Node的存放位置。

2、ConcurrentHashMap不允许key或value为null。

3、 addCount(longx,intcheck)方法：

    ①利用CAS快速更新baseCount的值；

    ②check>=0.则检验是否需要扩容； if sizeCtl<0（正在进行初始化或扩容操作）【nexttable null等情况break；如果有线程正在扩容，则协助扩容】； else if  仅当前线程在扩容，调用协助扩容函数，注其参数nextTable为null。

public V put(K key, V value) {

        return putVal(key, value, false);

}

 final V "background-color: rgb(255, 255, 51);">putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
     // 不允许key、value为空
     if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
     int hash = spread(key.hashCode()); //返回(h^(h>>>16))&HASH_BITS
     int binCount = 0;
     for (Node[] tab = table;;) { // 死循环，直到插入成功
         Node f; int n, i, fh;
         if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
             tab = initTable(); // table为空，初始化table
         else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {// 索引处无值
             if (casTabAt(tab, i, null,
                          new Node(hash, key, value, null)))
                 break;  // no lock when adding to empty bin
         }
         else if ((fh = f.hash) == MOVED) // MOVED=-1;//hash for forwarding nodes
             tab = helpTransfer(tab, f); //检测到正在扩容，则帮助其扩容
         else {
             V oldVal = null;
             synchronized (f) { // 节点上锁（hash值相同的链表的头节点）
                 if (tabAt(tab, i) == f) {
                     if (fh >= 0) { // 链表节点
                         binCount = 1;
                         for (Node e = f;; ++binCount) {
                             K ek;// hash和key相同，则修改value
                             if (e.hash == hash &&
                                 ((ek = e.key) == key ||(ek != null && key.equals(ek)))) {
                                 oldVal = e.val;
                                 if (!onlyIfAbsent) //仅putIfAbsent()方法中onlyIfAbsent为true
                                     e.val = value; //putIfAbsent()包含key则返回get，否则put并返回
                                 break;
                             }
                             Node pred = e;
                             if ((e = e.next) == null) { //已遍历到链表尾部，直接插入
                                 pred.next = new Node(hash, key, value, null);
                                 break;
                             }
                         }
                     }
                     else if (f instanceof TreeBin) { // 树节点
                         Node p;
                         binCount = 2;
                         if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,value)) != null) {
                             oldVal = p.val;
                             if (!onlyIfAbsent)
                                 p.val = value;
                         }
                     }
                 }
             }
             if (binCount != 0) {
                 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)//实则是>8,执行else,说明该桶位本就有Node
                     treeifyBin(tab, i);//若length<64,直接tryPresize,两倍table.length;不转树
                 if (oldVal != null)
                     return oldVal;
                 break;
             }
         }
     }
     addCount(1L, binCount);
     return null;
 }

 // Initializes table, using the size recorded in sizeCtl.
 private final Node[] "background-color: rgb(255, 255, 51);">initTable() { // 仅仅设置参数，并未实质初始化
     Node[] tab; intsc;
     while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
         if ((sc = sizeCtl) < 0) // 其他线程正在初始化，此线程挂起
             Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
         //CAS方法把sizectl置为-1，表示本线程正在进行初始化
         elseif (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
             try {
                 if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    intn = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;//DEFAULT_CAPACITY=16
                     @SuppressWarnings("unchecked")
                     Node[] nt = (Node[])new Node[n];
                     table = tab = nt;
                     sc = n - (n >>> 2); // 扩容阀值，0.75*n
                 }
             } finally {
                 sizeCtl = sc;
             }
             break;
         }
     }
     return tab;
 }

3、 get、contains相关

 public V "background-color: rgb(255, 255, 51);">get(Object key) {
      Node[] tab; Node e, p; intn, eh; K ek;
      inth = spread(key.hashCode());
      if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
          (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {//tabAt(i),获取索引i处Node
          if ((eh = e.hash) == h) {
              if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
                  returne.val;
          }
          elseif (eh < 0) // 树
              return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
          while ((e = e.next) != null) { // 链表
              if (e.hash == h &&
                  ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
                  returne.val;
          }
      }
      return null;
 }

 public boolean containsKey(Object key) {return get(key) != null;}
 public boolean containsValue(Object value) {}

理一下get的流程：

①spread计算hash值；

②table不为空；

③tabAt(i)处桶位不为空；

④check first，是则返回当前Node的value；否则分别根据树、链表查询。

4、 Size相关：

        由于ConcurrentHashMap在统计size时 可能正被 多个线程操作，而我们又不可能让他停下来让我们计算，所以只能计量一个估计值。

计数辅助：

// Table of counter cells. When non-null, size is a power of 2 private transient volatile CounterCell[] counterCells;

@sun.misc.Contended static final class CounterCell {     volatile long value;     CounterCell(long x) { value = x; } }

final long sumCount(){     CounterCell as[] = counterCells;     long sum = baseCount;     if(as != null){         for(int i = 0; i < as.length; i++){           CounterCell a;            if((a = as[i]) != null)               sum += a.value;         }     }     return sum; }

private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {}

public int size() { // 旧版本方法，和推荐的mappingCount返回的值基本无区别     longn = sumCount();     return ((n < 0L) ? 0 :         (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :         (int)n); }

// 返回Mappings中的元素个数，官方建议用来替代size。此方法返回的是一个估计值；如果sumCount时有线程插入或删除，实际数量是和mappingCount不同的。since 1.8 public long mappingCount() {     longn = sumCount();     return (n < 0L) ? 0L : n; // ignore transient negative values }

private   transient   volatile   long   baseCount ;  //ConcurrentHashMap中元素个数,基于CAS无锁更新,但返回的不一定是当前Map的真实元素个数。

5、remove、clear相关：

 public void clear() { // 移除所有元素
     long delta = 0L; // negative number of deletions
     inti = 0;
     Node[] tab = table;
     while (tab != null && i < tab.length) {
        intfh;
        Node f = tabAt(tab, i);
        if (f == null) // 为空，直接跳过
            ++i;
        else if ((fh = f.hash) == MOVED) { //检测到其他线程正对其扩容
 //则协助其扩容，然后重置计数器，重新挨个删除元素，避免删除了元素，其他线程又新增元素。
            tab = helpTransfer(tab, f);
            i = 0; // restart
        }
        else{
            synchronized (f) { // 上锁
                if (tabAt(tab, i) == f) { // 其他线程没有在此期间操作f
                   Node p = (fh >= 0 ? f :
                                (finstanceof TreeBin) ?
                                ((TreeBin)f).first : null);
                    while (p != null) { // 首先删除链、树的末尾元素，避免产生大量垃圾
                        --delta;
                        p = p.next;
                    }
                    setTabAt(tab, i++, null); // 利用CAS无锁置null
                }
            }
        }
     }
     if (delta != 0L)
        addCount(delta, -1); // 无实际意义，参数check<=1，直接return。
 }

 public V remove(Object key) { // key为null，将在计算hashCode时报空指针异常
     return replaceNode(key, null, null);
 }

 public boolean remove(Object key, Object value) {
     if (key == null)
         thrownew NullPointerException();
     returnvalue != null && replaceNode(key, null, value) != null;
 }

 // remove核心方法，注意，这里的cv才是key-value中的value！
 final V replaceNode(Object key, V value, Object cv) {
     inthash = spread(key.hashCode());
     for (Node[] tab = table;;) {
         Node f; intn, i, fh;
         if (tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
             (f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null)
             break; // 该桶位第一个元素为空，直接跳过
         elseif ((fh = f.hash) == MOVED)
             tab = helpTransfer(tab, f); // 先协助扩容再说
         else {
             V oldVal = null;
             booleanvalidated = false;
             synchronized (f) {
                 if (tabAt(tab, i) == f) {
                     if (fh >= 0) {
                         validated = true;
                        //pred没看出来有什么用，全是别人赋值给他，他却不影响其他参数
                         for (Node e = f, pred = null;;) {
                             K ek;
                             if (e.hash == hash &&((ek = e.key) == key ||
                                  (ek != null && key.equals(ek)))){//hash且可以相等
                                 V ev = e.val;
                                // value为null或value和查到的值相等
                                 if (cv == null || cv == ev ||
                                       (ev != null && cv.equals(ev))) {
                                     oldVal = ev;
                                     if (value != null) // replace中调用
                                         e.val = value;
                                     elseif (pred != null)
                                         pred.next = e.next;
                                     else
                                         setTabAt(tab, i, e.next);
                                 }
                                 break;
                             }
                             pred = e;
                             if ((e = e.next) == null)
                                 break;
                         }
                     }
                     elseif (finstanceof TreeBin) { // 以树的方式find、remove
                         validated = true;
                         TreeBin t = (TreeBin)f;
                         TreeNode r, p;
                         if ((r = t.root) != null &&
                             (p = r.findTreeNode(hash, key, null)) != null) {
                             V pv = p.val;
                             if (cv == null || cv == pv ||
                                 (pv != null && cv.equals(pv))) {
                                 oldVal = pv;
                                 if (value != null)
                                     p.val = value;
                                 elseif (t.removeTreeNode(p))
                                     setTabAt(tab, i, untreeify(t.first));
                             }
                         }
                     }
                 }
             }
             if (validated) {
                 if (oldVal != null) {
                     if (value == null)
                         addCount(-1L, -1);
                     returnoldVal;
                 }
                 break;
             }
         }
     }
     return null;
 }

 public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {}

6、其他函数：

public boolean isEmpty() {

    return sumCount() <= 0L; // ignore transient negative values

}

参考资料:

http://ifeve.com/concurrenthashmap/

http://ifeve.com/java-concurrent-hashmap-2/

、、、、、、、、、

http://ashkrit.blogspot.com/2014/12/what-is-new-in-java8-concurrenthashmap.html

http://blog.csdn.net/u010723709/article/details/48007881

http://yucchi.jp/blog/?p=2048

http://blog.csdn.net/q291611265/article/details/47985145

、、、、、、、、、、

SynchronizedMap：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5157093c0100hm3y.html

http://blog.csdn.net/yangfanend/article/details/7165742

http://blog.csdn.net/xuefeng0707/article/details/40797085

ArrayList源码分析（jdk1.8）：http://blog.csdn.net/u010887744/article/details/49496093 HashMap源码分析（jdk1.8）：http://write.blog.csdn.net/postedit/50346257 ConcurrentHashMap源码分析--Java8：http://blog.csdn.net/u010887744/article/details/50637030 每篇文章都包含 有道云笔记地址，可直接保存。 在线查阅JDK源码： JDK8：https://github.com/zxiaofan/JDK1.8-Src JDK7：https://github.com/zxiaofan/JDK_Src_1.7 史上最全Java集合关系图：http://blog.csdn.net/u010887744/article/details/50575735

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