1.简介：
本文分析的ConcurrentHashMap是基于jdk1.6版本，jdk1.8版本的ConcurrentHashMap发生了较大变化将在下文分析，相比于传统的线程安全容器hashtable所有方法都是synchronized，对整张哈希表加锁，ConcurrentHashMap使用分段的思想，及每个锁锁住一段数据。
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16;
和hashmap一样，其默认的初始大小为16，最大容量1<<30,默认装载因子0.75。concurrentHashMap默认并发数量是16.最大并发数量为1<<16.
final Segment[] segments;
ConcurrentHashMap的主干为一个Segment数组,其大小必须为2的幂，而Segment类似一个hashmap,每个segment内部维护一个table数组，tabel中的每个桶为一个hashEntry，hashEntry类似hashmap中的entry，内部维护一个键值对。
static final class HashEntry {
final K key;
final int hash;
volatile V value;
final HashEntry next;
HashEntry(K key, int hash, HashEntry next, V value) {
this.key = key;
this.hash = hash;
this.next = next;
this.value = value;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
static final HashEntry[] newArray(int i) {
return new HashEntry[i];
}
}
ConcurrentHashMap允许多个读操作并发进行，并没有对读操作加锁.其next是用final修饰的，说明只能在链表的头部新增一个节点，删除时也不能像普通hashmap那样删除，需要将删除节点之前的节点复制一遍。
segment为ConcurrentHashMap中的一个嵌套类，继承ReentrantLock，与hashmap类似，其主体为一个hashEntry类型的table，成员变量业与hashmap类似。
static final class Segment extends ReentrantLock implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 2249069246763182397L;
transient volatile int count;
transient int modCount;
transient int threshold;
transient volatile HashEntry[] table;
final float loadFactor;
构造函数：
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;
//找到比concurrencyLevel小的最大的2的幂
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
segmentShift = 32 - sshift;
segmentMask = ssize - 1;
this.segments = Segment.newArray(ssize);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = 1;
//找到比c大的最小的2的幂
while (cap < c)
cap <<= 1;
for (int i = 0; i < this.segments.length; ++i)
this.segments[i] = new Segment(cap, loadFactor);
}
由此可见ConcurrentHashMap的concurrencyLevel并发级别就是segment数组的大小，每个segment的容量为总容量/segment的数量。
二.主要方法：
get方法：
public V get(Object key) {
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).get(key, hash);
}
final Segment segmentFor(int hash) {
return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask];
}
segmentFor方法确定元素在那个segment中，segmentMask=segment大小-1
V get(Object key, int hash) {
if (count != 0) { // read-volatile
HashEntry e = getFirst(hash);
while (e != null) {
if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) {
V v = e.value;
//在put的时候new了一个entry，
if (v != null)
return v;
return readValueUnderLock(e); // recheck
}
e = e.next;
}
}
return null;
}
get方法没有加锁是一种乐观的设计方法，只有在put方法做了安全检查。
第一步判段每个桶中链表的长度，由于count是volatile的且put和remove都是加锁的，且修改count值的操作总是在方法的最后一步。所以可能出现一个一个线程正在执行get方法，对应桶上链表的长度为0，但另一个线程正在执行put方法向该桶中添加元素，put方法执行到一半还没有修改count的值。这样该方法会返回null.
由于value为volatile的，所以当其他线程修改了节点的value，get方法会立即可见。next为final不可变的，就算删除操作将节点删除暴露出去，由于next不可变，所以也不会发生并发安全问题。但getFirst（）可能返回过期的头结点，这一点是允许的。
当value的值为null的时候，调用加锁的get方法，理论上不可能因为put的时候做了判段，如果键为空则抛出空指针异常，但由于在put的时候new了一个Entry：tab[index] = new HashEntry
put方法：
public V put(K key, V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);
}
V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
lock();
try {
int c = count;
if (c++ > threshold) // ensure capacity
rehash();
HashEntry[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);
HashEntry first = tab[index];
HashEntry e = first;
while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))
e = e.next;
V oldValue;
if (e != null) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent)
e.value = value;
}
else {
oldValue = null;
++modCount;
tab[index] = new HashEntry(key, hash, first, value);
count = c; // write-volatile
}
return oldValue;
} finally {
unlock();
}
}
put方法在链表的头部插入节点。
void rehash() {
HashEntry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity >= MAXIMUM_CAPACITY)
return;
HashEntry[] newTable = HashEntry.newArray(oldCapacity<<1);
threshold = (int)(newTable.length * loadFactor);
int sizeMask = newTable.length - 1;
for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) {
// We need to guarantee that any existing reads of old Map can
// proceed. So we cannot yet null out each bin.
HashEntry e = oldTable[i];
if (e != null) {
HashEntry next = e.next;
int idx = e.hash & sizeMask;
// Single node on list
if (next == null)
newTable[idx] = e;
else {
// Reuse trailing consecutive sequence at same slot
HashEntry lastRun = e;
int lastIdx = idx;
for (HashEntry last = next;
last != null;
last = last.next) {
int k = last.hash & sizeMask;
if (k != lastIdx) {
lastIdx = k;
lastRun = last;
}
}
newTable[lastIdx] = lastRun;
// Clone all remaining nodes
for (HashEntry p = e; p != lastRun; p = p.next) {
int k = p.hash & sizeMask;
HashEntry n = newTable[k];
newTable[k] = new HashEntry(p.key, p.hash,
n, p.value);
}
}
}
}
table = newTable;
}