我之见--java多线程 ConcurrentHashMap 源码分析
jdk 1.5以前，同步的map集合只有Hashtable ，下面我们先来看一下它的常用put方法：
public synchronized V put(K key, V value) {
if (key == null) {
throw new NullPointerException("key == null");
} else if (value == null) {
throw new NullPointerException("value == null");
}
int hash = secondaryHash(key.hashCode());
HashtableEntry[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);
HashtableEntry first = tab[index];
for (HashtableEntry e = first; e != null; e = e.next) {
if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
return oldValue;
}
}
// No entry for key is present; create one
modCount++;
if (size++ > threshold) {
rehash(); // Does nothing!!
tab = doubleCapacity();
index = hash & (tab.length - 1);
first = tab[index];
}
tab[index] = new HashtableEntry(key, value, hash, first);
return null;
} 1.这里锁着是对象，如果要想获得锁，必须先获得对象，如果能锁住进程就最后的，就像可重入锁一样。
2.这里锁的粒度比较大，因为它锁住的是整个数组结构。
jdk 1.5以后，引入新的同步类：ConcurrentHashMap，这里比以前来说是相对比较高效。我们从各个方面对比来看一下：ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术。它使用了多个锁来控制对hash表的不同部分进行的修改。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的hash table，它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。有些方法需要跨段，比如size()和containsValue()，它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁。这里“按顺序”是很重要的，否则极有可能出现死锁，在ConcurrentHashMap内部，段数组是final的，并且其成员变量实际上也是final的，但是，仅仅是将数组声明为final的并不保证数组成员也是final的，这需要实现上的保证。这可以确保不会出现死锁，因为获得锁的顺序是固定的
从这张图里面我们可以清楚看到两个的对比。这里简单的可能大家不一定能理解，下面我们还是从源码上面进一步来了解ConcurrentHashMap的实现,我们来先看一下构造函数：
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;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
this.segmentShift = 32 - sshift;
this.segmentMask = ssize - 1;
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
// create segments and segments[0]
Segment s0 =
new Segment(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry[])new HashEntry[cap]);
Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
} static final class Segment extends ReentrantLock implements Serializable {
......................
transient volatile HashEntry[] table;
.................
Segment(float lf, int threshold, HashEntry[] tab) {
this.loadFactor = lf;
this.threshold = threshold;
this.table = tab;
}
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
HashEntry node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value);
V oldValue;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry first = entryAt(tab, index);
for (HashEntry e = first;;) {
if (e != null) {
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
if (node != null)
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry(hash, key, value, first);
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);
else
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}............ 接下来我们来看一下:
public V put(K key, V value) {
Segment s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key.hashCode());
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
} private Segment ensureSegment(int k) {
final Segment[] ss = this.segments;
long u = (k << SSHIFT) + SBASE; // raw offset
Segment seg;
if ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u)) == null) {
Segment proto = ss[0]; // use segment 0 as prototype
int cap = proto.table.length;
float lf = proto.loadFactor;
int threshold = (int)(cap * lf);
HashEntry[] tab = (HashEntry[])new HashEntry[cap];
if ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
== null) { // recheck
Segment s = new Segment(lf, threshold, tab);
while ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
== null) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
break;
}
}
}
return seg;
} 
其实这里一把锁锁对两个hashMap的键值。这里一种更小粒度的锁，当多线程访问的时候，第一次hash之后我们先定位锁的位置，如果大家都是不一样的锁也就不会阻塞，下面再定位index的位置。
我们接着看上面的put方法：
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
HashEntry node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value);
V oldValue;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;
HashEntry first = entryAt(tab, index);
for (HashEntry e = first;;) {
if (e != null) {
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
if (node != null)
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry(hash, key, value, first);
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);
else
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
} 1. HashEntry
2.int index = (tab.length - 1) & hash;这里主要是定位Segment的tab数组的下标值。
3.for循环里面主要是遍历index下面的entry链表，如果发现key值存在，则更新value值，如果没有则测新生成一个node对象，它的next是指向原来的头节点，同时加的到链接前面，这里采用的头插法，上面还有一点是对容量的检测，如果发现容量不够的时候先扩容。
4.上面马上获取锁的情况分析完了，下面我们再分析一下，没有获取锁的时候，scanAndLockForPut方法再去扫描尝试获取锁。
private HashEntry scanAndLockForPut(K key, int hash, V value) {
HashEntry first = entryForHash(this, hash);
HashEntry e = first;
HashEntry node = null;
int retries = -1; // negative while locating node
while (!tryLock()) {
HashEntry f; // to recheck first below
if (retries < 0) {
if (e == null) {
if (node == null) // speculatively create node
node = new HashEntry(hash, key, value, null);
retries = 0;
}
else if (key.equals(e.key))
retries = 0;
else
e = e.next;
}
else if (++retries > MAX_SCAN_RETRIES) {
lock();
break;
}
else if ((retries & 1) == 0 &&
(f = entryForHash(this, hash)) != first) {
e = first = f; // re-traverse if entry changed
retries = -1;
}
}
return node;
} 2.while 循环里面尝试获取锁，如果没有获取成功，则继续尝试获取，同时会把尝试次数加1.直到获取成功为 止。
到这里加锁的原理大概明白，总结一下：ConcurrentHashMap为什么高效的原因：
1.采用ReentrantLock可重入锁，比一般的synchronized关健字加锁效率要高。
2. 锁的粒度更小了，相比较原来的hashTable 使用synchronized关健字，实际上面锁的整张hashMap表，ConcurrentHashMap采用锁分离技术，只对Segment进行加 锁，而且Segment本身可以锁定多个entry对象，为什么要锁定多个entry对象，我们个人认为是效率的原因，如果每个entry对象都加一把锁的话，会造成锁的频繁切 换。所以就算是Segment对象锁住多个entry对象，也比锁住整张hashMap表粒度更小，而且Segment也是采用可重入锁的机制，因此对同一个线程频繁的操作也是很高效的，
3. 多个线程可以同时进行读写操作。什么这样说呢！假如：A线程在进程写入操作，它操作的Segment对象的index号是10 ,这个时候B线程来了，它要读11号的Segment对象，因为是不同的对象，所以也不存在共享的问题，线程绝对是安全的。