ConcurrentHashMap源码
put 方法源码
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
put 方法实际上调用的是putVal方法
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
//。COncurrnetHashMap 不支持key 或者value 为null。 HashMap 支持
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
// 获取hash 值
int hash = spread(key.hashCode());
// 这个节点有几个值，决定是树还是链表
int binCount = 0;
// 自旋
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 对于tab 进行非空判断， 如果为空， 就进行初始化
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
// 如果当前下标对应的头节点为null
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// cas 尝试替换
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
// 如果正在扩容
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
//。真正的put 操作，
else {
V oldVal = null;
// 针对头节点进行加锁
synchronized (f) {
// 对于头节点进行判断， 防止其他线程改变了头节点
if (tabAt(tab, i) == f) {
//。如果是链表
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
// 遍历这个链表
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
// 判断 要存的hash 和key 都找到了一个与之对应，就更新
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
// 更换
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
// 说明的插入，不是更新操作， 在链表尾部进行插入
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
// 如果是红黑树
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
binCount = 2;
// 添加
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
// 判断是否达到转换为树的条件
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
// 计数
addCount(1L, binCount);
return null;
}
put 的流程
- 先判断是否初始化
- 然后判断头节点是否为null， 为null 就cas 尝试替换一次
- 判断是否处于扩容阶段， 是就去帮助扩容，
- 判断是链表还是树， 然后查找到hash 和key相同的就替换， 否则就插入的尾部
初始化
private final Node<K,V>[] initTable() {
Node<K,V>[] tab; int sc;
// 防止其他线程已经进行初始化
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// sizeCtl < 0
//. -1 代表初始化
//。 -2 代表扩容
// 如果 处于正在初始化或者扩容的时候就让出
if ((sc = sizeCtl) < 0)
Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
// 尝试cas 修改状态为正在初始化
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
// 再次确定是否被初始化， 防止被其他线程初始化
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// 确定长度
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
table = tab = nt;
// 下一次扩容阀值
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
// 大于0 代表 扩容阀值
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}
计数
private final void addCount(long x, int check) {
CounterCell[] as; long b, s;
// 条件一： true： cells 已经初始化了，就需要寻找到合适的cell 去累加数据
// false： 还是累加到base
// 条件二： true：写入base 成功， 竞争不激烈，不需要创建cells
// false： 写入base 失败， 需要创建cells
if ((as = counterCells) != null ||
!U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
CounterCell a; long v; int m;
boolean uncontended = true;
// 条件一： true： 没有初始化 需要进行初始化
// 条件二： true： 当前cell 没有被创建， 需要创建一个cell 对象
// 条件三： true： cas 写入失败， 需要扩容或者 重试
if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
(a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
!(uncontended =
U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
fullAddCount(x, uncontended);
return;
}
if (check <= 1)
return;
// 计算一次总和， 但是因为可能存在其他线程还在进行累加操作， 所以并不准确
s = sumCount();
}
// 一定是个put 操作的addCount
if (check >= 0) {
// tab 代表map.tab
// nt 代表map.nextTable
// n 代表长度
// sc > 0 扩容阀值
//。 = -1 正在初始化
//。 = -2 正在扩容
//。 = 0 代表构造的时候长度为16
Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
// 条件一：true： 正在扩容
// false ： 扩容阀值
// 条件二： 恒成立
// 条件三： true： 长度没有超过最大限制
while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
(n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
// 扩容标示戳
int rs = resizeStamp(n);
// 当前table 正在扩容， 只能去辅助扩容
if (sc < 0) {
// 条件一： true： 不是用一个扩容标示戳
// 条件二： true： 扩容结束
// 条件三： true： 达到了最大CPU数量
// 条件四： true： nextTable 为null， 扩容结束
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
transferIndex <= 0)
break;
// 尝试进行辅助扩容
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
// 扩容方法
transfer(tab, nt);
}
// 表示当前线程是第一个触发扩容的线程， 做一些扩容的准备工作
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
transfer(tab, null);
s = sumCount();
}
}
}
帮助扩容
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// 条件一： true ： tab 不为空
// 条件二： true： 当前节点为FWD节点
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
int rs = resizeStamp(tab.length);
// 当前还未扩容结束
while (nextTab == nextTable && table == tab &&
(sc = sizeCtl) < 0) {
// 条件一： 扩容是否为同一个，例如16->32 高16位 是一个扩容戳， true： 代表扩容戳相同
// 条件二： true： 扩容结束
// 条件三： 达到最大线程数了
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;
// cas true： 可以去辅助扩容，
// false： 不能去扩容
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
transfer(tab, nextTab);
break;
}
}
// 扩容结束， 返回nextTab
return nextTab;
}
return table;
}
真正扩容方法
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
// n map.table 的长度
//stride 扩容的步长
int n = tab.length, stride;
// 计算步长， 默认为16
if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
// 如果nextTab 为null 代表是第一个达到扩容条件的线程， 做一些准备工作
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;
}
// 获取扩容之后的长度大小
int nextn = nextTab.length;
// FWD节点
ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
boolean advance = true;
// 完成标记
boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
// 自旋
// i 代表当前线程被分配的， 执行到的桶位
// bound 代表下限
for (int i = 0, bound = 0;;) {
Node<K,V> f; int fh;
while (advance) {
int nextIndex, nextBound;
// 当前分配的桶位还没有处理完毕
if (--i >= bound || finishing)
advance = false;
// 当前可分配的区间已经没有了
else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
i = -1;
advance = false;
}
// 尝试分配任务
else if (U.compareAndSwapInt
(this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
nextBound = (nextIndex > stride ?
nextIndex - stride : 0))) {
bound = nextBound;
i = nextIndex - 1;
advance = false;
}
}
// 当前线程没有被分配到任务
if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
int sc;
// 扩容完毕
if (finishing)
nextTable = null;
table = nextTab;
// 计算下一次扩容的阀值
sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
return;
}
// 当前线程可以退出
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
// 当前线程不是最后一个离开的
if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
return;
finishing = advance = true;
i = n; // recheck before commit
}
}
// 当前节点没有存放数据， 直接设置为FWD节点
else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
// 当前桶位已经被处理过，直接再次更新当前任务索引
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
advance = true; // already processed
// 进行迁移的代码
else {
// 对头节点加锁
synchronized (f) {
// 判断头节点是否被修改过
if (tabAt(tab, i) == f) {
Node<K,V> ln, hn;
// 链表
if (fh >= 0) {
int runBit = fh & n;
Node<K,V> lastRun = f;
// 分链操作， 高位去原长度+ 扩容长度的位置
// 低位不变
// 16 -> 32 之后， 原9下标位置的重新计算的话会得到两种值， 9或者25， 9属于低位链， 25就是放的高位链，其他也就是奇偶分家，奇数位置去9下标， 偶数位置去25下标
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;
}
// 红黑树
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;
// 同上面链表的操作， 分链
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;
}
}
}
}
}
}
扩容流程：
- 先判断该线程是不是第一个需要扩容的
- 是： 先做一些扩容的准备工作
- 不是： 能否分配任务
- 能分配到任务： 对于分配到的桶位进行迁移， 如果为null ， 标记为FWD节点， 如果为 FWD节点， 就代表已经迁移过了， 没有迁移的话， 加锁头节点，判断头节点是否被修改过了， 进行分链操作， 例如16-> 32 中 9号位，里面每个重新计算hash ， 可能是9或者25， 那么高位就被分配到25号位置， 低位保持不变（其实也就是奇偶分家）
- 没有分配到任务， 就正常退出
- 如果是最后一个退出的线程， 遍历全部做一次检查， 是否所有的都被迁移了， 如果存在没有就做一次迁移
get 方法源码
public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
// key 的 hash值
int h = spread(key.hashCode());
// 条件一： true： table 不为null
// 条件二： 当前下标位置不为头节点不为null
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
// 如果hash 值相同， key 值也相同就返回value
if ((eh = e.hash) == h) {
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
// 负数的判断
else if (eh < 0)
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
// 遍历链表或者红黑树， 查找到那个节点
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
remove 方法
public V remove(Object key) {
return replaceNode(key, null, null);
}
final V replaceNode(Object key, V value, Object cv) {
// 计算hash 值
int hash = spread(key.hashCode());
// 自旋
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 条件一： table 没有进行初始化
// 条件二： 头节点为null
if (tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
(f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null)
break;
// 如果节点为FWD节点， 辅助扩容
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
// remove 操作
else {
V oldVal = null;
boolean validated = false;
// 头节点加锁
synchronized (f) {
// 防止头节点被修改
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 链表操作
if (fh >= 0) {
validated = true;
for (Node<K,V> e = f, pred = null;;) {
K ek;
// 查找到对应的节点
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
V ev = e.val;
// 条件一： 替换的值为null 就是删除操作
// 条件二： 替换操作
if (cv == null || cv == ev ||
(ev != null && cv.equals(ev))) {
oldVal = ev;
// 替换操作
if (value != null)
e.val = value;
// 上一节点直接指向下一节点， 中间节点就被删除了
else if (pred != null)
pred.next = e.next;
// 是头节点， 直接桶指向下一个节点， 头节点就被替换了
else
setTabAt(tab, i, e.next);
}
break;
}
pred = e;
if ((e = e.next) == null)
break;
}
}
// 红黑树操作
else if (f instanceof TreeBin) {
validated = true;
TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
TreeNode<K,V> 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;
else if (t.removeTreeNode(p))
setTabAt(tab, i, untreeify(t.first));
}
}
}
}
}
if (validated) {
if (oldVal != null) {
// 计数
if (value == null)
addCount(-1L, -1);
return oldVal;
}
break;
}
}
}
return null;
}