【JUC】ConcurrentHashMap源码介绍
文章目录
- ConcurrentHashMap
-
- 并发集合
-
- 集合对比
- 并发死链
- 成员属性
-
- 变量
- 内部类
- 代码块
- 构造方法
- 成员方法
-
- 数据访存
- 添加方法put
- 扩容方法transfer
- 获取方法get
- 删除方法remove
- JDK7原理
- 相关面试题
-
- HashMap与ConcurrentHashMap有什么区别？
- 介绍一下ConcurrentHashMap是怎么实现的？
ConcurrentHashMap
并发集合
集合对比
四种集合：
- HashMap 是线程不安全的，性能好。
- Hashtable 线程安全基于 synchronized，综合性能差，已经被淘汰
public synchronized V put(K key, V value) {
...
}
public synchronized V get(Object key) {
...
}
- 使用Collections工具类，将线程不安全的Map包装成线程安全的Map。（采用装饰器模式，其实本质上还是基于synchronized）我们以synchronizedMap为例来分析
Map<String,String> m=new HashMap<>();
//需要我们传递一个map过去
Collections.synchronizedMap(m)
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
//内部类，将map封装一下
return new SynchronizedMap<>(m);
}
//这个内部类实现了map接口，同样有put、get等方法
private static class SynchronizedMap<K,V> implements Map<K,V>, Serializable {
@SuppressWarnings("serial") // Conditionally serializable
private final Map<K,V> m; // Backing Map
@SuppressWarnings("serial") // Conditionally serializable
final Object mutex; // Object on which to synchronize
SynchronizedMap(Map<K,V> m) {
//赋值给自己的成员变量
this.m = Objects.requireNonNull(m);
//锁变量（自己）
mutex = this;
}
public V get(Object key) {
//调用的还是原来的Map m对象的方法不过加了锁
synchronized (mutex) {return m.get(key);}
}
public V put(K key, V value) {
synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
}
}
- ConcurrentHashMap 保证了线程安全，综合性能较好，不止线程安全，而且效率高，性能好。
集合对比：
- Hashtable 继承 Dictionary 类，HashMap、ConcurrentHashMap 继承 AbstractMap，均实现 Map 接口
- Hashtable 底层是数组 + 链表，JDK8 以后 HashMap 和 ConcurrentHashMap 底层是数组 + 链表 + 红黑树
- HashMap 线程非安全，Hashtable 线程安全，Hashtable 的方法都加了 synchronized 关来确保线程同步
- ConcurrentHashMap、Hashtable 不允许 null 值，HashMap 允许 null 值
- ConcurrentHashMap、HashMap 的初始容量为 16，Hashtable 初始容量为11，填充因子默认都是 0.75，两种 Map 扩容是当前容量翻倍：capacity _ 2，Hashtable 扩容时是容量翻倍 + 1：capacity_2 + 1
工作步骤：
- 初始化，使用 cas 来保证并发安全，懒惰初始化 table
- 树化，当 table.length < 64 时，先尝试扩容，超过 64 时，并且 bin.length > 8 时，会将链表树化，树化过程会用 synchronized 锁住链表头
说明：锁住某个槽位的对象头，是一种很好的细粒度的加锁方式，类似 MySQL 中的行锁 - put，如果该 bin 尚未创建，只需要使用 cas 创建 bin；如果已经有了，锁住链表头进行后续 put 操作，元素添加至 bin 的尾部
- get，无锁操作仅需要保证可见性，扩容过程中 get 操作拿到的是 ForwardingNode 会让 get 操作在新 table 进行搜索
- 扩容，扩容时以 bin 为单位进行，需要对 bin 进行 synchronized，但这时其它竞争线程也不是无事可做，它们会帮助把其它 bin 进行扩容
- size，元素个数保存在 baseCount 中，并发时的个数变动保存在 CounterCell[] 当中，最后统计数量时累加
//需求：多个线程同时往HashMap容器中存入数据会出现安全问题
public class ConcurrentHashMapDemo{
public static Map<String,String> map = new ConcurrentHashMap();
public static void main(String[] args){
new AddMapDataThread().start();
new AddMapDataThread().start();
Thread.sleep(1000 * 5);//休息5秒，确保两个线程执行完毕
System.out.println("Map大小：" + map.size());//20万
}
}
public class AddMapDataThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for(int i = 0 ; i < 1000000 ; i++ ){
ConcurrentHashMapDemo.map.put("键："+i , "值"+i);
}
}
}
并发死链
JDK1.7 的 HashMap 采用的头插法（拉链法）进行节点的添加，HashMap 的扩容长度为原来的 2 倍
resize() 中节点（Entry）转移的源代码：
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;//得到新数组的长度
// 遍历整个数组对应下标下的链表，e代表一个节点
for (Entry<K,V> e : table) {
// 当e == null时，则该链表遍历完了，继续遍历下一数组下标的链表
while(null != e) {
// 先把e节点的下一节点存起来
Entry<K,V> next = e.next;
if (rehash) { //得到新的hash值
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
// 在新数组下得到新的数组下标
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
// 将e的next指针指向新数组下标的位置
e.next = newTable[i];
// 将该数组下标的节点变为e节点
newTable[i] = e;
// 遍历链表的下一节点
e = next;
}
}
}
举个例子
原始链表，格式：[下标] (key,next)
[1] (1,35)->(35,16)->(16,null)
线程 a 执行到 1 处 ，此时局部变量 e 为 (1,35)，而局部变量 next 为 (35,16) 线程 a 挂起
线程 b 开始执行
第一次循环
[1] (1,null)
第二次循环
[1] (35,1)->(1,null)
第三次循环
[1] (35,1)->(1,null)
[17] (16,null)
切换回线程 a，此时局部变量 e 和 next 被恢复，引用没变但内容变了：e 的内容被改为 (1,null)，而 next 的内
容被改为 (35,1) 并链向 (1,null)
第一次循环
[1] (1,null)
第二次循环，注意这时 e 是 (35,1) 并链向 (1,null) 所以 next 又是 (1,null)
[1] (35,1)->(1,null)
第三次循环，e 是 (1,null)，而 next 是 null，但 e 被放入链表头，这样 e.next 变成了 35 （2 处）
[1] (1,35)->(35,1)->(1,35)
已经是死链了
JDK 8 虽然将扩容算法做了调整，改用了尾插法，但仍不意味着能够在多线程环境下能够安全扩容，还会出现其它问题（如扩容丢数据）
成员属性
变量
- 存储数组：
transient volatile Node<K,V>[] table;
- 散列表的长度：
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 最大容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16; // 默认容量
- 并发级别，JDK7 遗留下来，1.8 中不代表并发级别：
private static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
- 负载因子，JDK1.8 的 ConcurrentHashMap 中是固定值：
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
- 阈值：
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 链表树化的阈值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; // 红黑树转化为链表的阈值
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; // 当数组长度达到64且某个桶位中的链表长度超过8，才会真正树化
- 扩容相关：
private static final int MIN_TRANSFER_STRIDE = 16; // 线程迁移数据【最小步长】，控制线程迁移任务的最小区间
private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16; // 用来计算扩容时生成的【标识戳】
private static final int MAX_RESIZERS = (1 << (32 - RESIZE_STAMP_BITS)) - 1;// 65535-1并发扩容最多线程数
private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS; // 扩容时使用
- 节点哈希值：
static final int MOVED = -1; // 表示当前节点是 FWD 节点
static final int TREEBIN = -2; // 表示当前节点已经树化，且当前节点为 TreeBin 对象
static final int RESERVED = -3; // 表示节点时临时节点
static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // 正常节点的哈希值的可用的位数
- 扩容过程：volatile 修饰保证多线程的可见性
// 扩容过程中，会将扩容中的新 table 赋值给 nextTable 保持引用，扩容结束之后，这里会被设置为 null
private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;
// 记录扩容进度，所有线程都要从 0 - transferIndex 中分配区间任务，简单说就是老表转移到哪了，索引从高到低转移
private transient volatile int transferIndex;
- 累加统计：
// LongAdder 中的 baseCount 未发生竞争时或者当前LongAdder处于加锁状态时，增量累到到 baseCount 中
private transient volatile long baseCount;
// LongAdder 中的 cellsBuzy，0 表示当前 LongAdder 对象无锁状态，1 表示当前 LongAdder 对象加锁状态
private transient volatile int cellsBusy;
// LongAdder 中的 cells 数组，
private transient volatile CounterCell[] counterCells;
- 控制变量：
sizeCtl < 0：- -1 表示当前 table 正在初始化（有线程在创建 table 数组），当前线程需要自旋等待
- 其他负数表示当前 map 的 table 数组正在进行扩容，高 16 位表示扩容的标识戳；低 16 位表示 (1 + nThread) 当前参与并发扩容的线程数量 + 1
sizeCtl = 0，表示创建 table 数组时使用 DEFAULT_CAPACITY 为数组大小
sizeCtl > 0：
- 如果 table 未初始化，表示初始化大小
- 如果 table 已经初始化，表示下次扩容时的触发条件（阈值，元素个数，不是数组的长度）
private transient volatile int sizeCtl; // volatile 保持可见性
内部类
- Node 节点：
static class Node<K,V> imp lements Entry<K,V> {
// 节点哈希值
final int hash;
final K key;
volatile V val;
// 单向链表
volatile Node<K,V> next;
}
- TreeBin 节点： 红黑树的头节点
static final class TreeBin<K,V> extends Node<K,V> {
// 红黑树根节点
TreeNode<K,V> root;
// 链表的头节点
volatile TreeNode<K,V> first;
// 等待者线程
volatile Thread waiter;
volatile int lockState;
// 写锁状态 写锁是独占状态，以散列表来看，真正进入到 TreeBin 中的写线程同一时刻只有一个线程
static final int WRITER = 1;
// 等待者状态（写线程在等待），当 TreeBin 中有读线程目前正在读取数据时，写线程无法修改数据
static final int WAITER = 2;
// 读锁状态是共享，同一时刻可以有多个线程 同时进入到 TreeBi 对象中获取数据，每一个线程都给 lockState + 4
static final int READER = 4;
}
- TreeNode 节点： 子节点
static final class TreeNode<K,V> extends Node<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links
TreeNode<K,V> left;
TreeNode<K,V> right;
TreeNode<K,V> prev; //双向链表
boolean red;
}
- ForwardingNode 节点：扩容时如果某个 bin 迁移完毕, 用 ForwardingNode 作为旧 table bin 的头结点，打个标记，两个作用
- 提醒其他线程这个bin已经迁移过了。
- 当其他线程来get时，发现标记，知道需要到新的table bin寻找数据了
static final class ForwardingNode<K,V> extends Node<K,V> {
// 持有扩容后新的哈希表的引用
final Node<K,V>[] nextTable;
ForwardingNode(Node<K,V>[] tab) {
// ForwardingNode 节点的 hash 值设为 -1
super(MOVED, null, null, null);
this.nextTable = tab;
}
}
代码块
- 变量：
// 表示sizeCtl属性在 ConcurrentHashMap 中内存偏移地址
private static final long SIZECTL;
// 表示transferIndex属性在 ConcurrentHashMap 中内存偏移地址
private static final long TRANSFERINDEX;
// 表示baseCount属性在 ConcurrentHashMap 中内存偏移地址
private static final long BASECOUNT;
// 表示cellsBusy属性在 ConcurrentHashMap 中内存偏移地址
private static final long CELLSBUSY;
// 表示cellValue属性在 CounterCell 中内存偏移地址
private static final long CELLVALUE;
// 表示数组第一个元素的偏移地址
private static final long ABASE;
// 用位移运算替代乘法
private static final int ASHIFT;
- 赋值方法：
// 表示数组单元所占用空间大小，scale 表示 Node[] 数组中每一个单元所占用空间大小，int 是 4 字节
int scale = U.arrayIndexScale(ak);
// 判断一个数是不是 2 的 n 次幂，比如 8：1000 & 0111 = 0000
if ((scale & (scale - 1)) != 0)
throw new Error("data type scale not a power of two");
// numberOfLeadingZeros(n)：返回当前数值转换为二进制后，从高位到低位开始统计，看有多少个0连续在一起
// 8 → 1000 numberOfLeadingZeros(8) = 28
// 4 → 100 numberOfLeadingZeros(4) = 29 int 值就是占4个字节
ASHIFT = 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale);
// ASHIFT = 31 - 29 = 2 ，int 的大小就是 2 的 2 次方，获取次方数
// ABASE + （5 << ASHIFT） 用位移运算替代了乘法，获取 arr[5] 的值
构造方法
- 无参构造， 散列表结构延迟初始化，默认的数组大小是 16：
public ConcurrentHashMap() {
}
- 有参构造：
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
// 指定容量初始化
if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException();
int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
MAXIMUM_CAPACITY :
// 假如传入的参数是 16，16 + 8 + 1 ，最后得到 32
// 传入 12， 12 + 6 + 1 = 19，最后得到 32，尽可能的大，与 HashMap不一样
tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));
// sizeCtl > 0，当目前 table 未初始化时，sizeCtl 表示初始化容量
this.sizeCtl = cap;
}
private static final int tableSizeFor(int c) {
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;
}
HashMap 部分详解了该函数，核心思想就是把最高位是 1 的位以及右边的位全部置 1，结果加 1 后就是 2 的 n 次幂
- 多个参数构造方法：
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
// 初始容量小于并发级别
if (initialCapacity < concurrencyLevel)
// 把并发级别赋值给初始容量，确保哈希表至少有和预估线程数相同数量的槽位，
//以提供更好的并发性能
initialCapacity = concurrencyLevel;
// loadFactor 默认是 0.75 根据初始容量和负载因子计算哈希表的最大元素个数
long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
// 调用 tableSizeFor(int cap) 方法得到一个大于或等于计算出的最大元素个数的最小的2的幂次方值。
这个值将作为哈希表的容量。
int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
// sizeCtl > 0，当目前 table 未初始化时，sizeCtl 表示初始化容量
this.sizeCtl = cap;
}
- 集合构造方法：
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY; // 默认16
putAll(m);
}
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
// 尝试触发扩容
tryPresize(m.size());
for (Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
putVal(e.getKey(), e.getValue(), false);
}
private final void tryPresize(int size) {
// 扩容为大于 2 倍的最小的 2 的 n 次幂
int c = (size >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ? MAXIMUM_CAPACITY :
tableSizeFor(size + (size >>> 1) + 1);
int sc;
while ((sc = sizeCtl) >= 0) {
Node<K,V>[] tab = table; int n;
// 数组还未初始化，【一般是调用集合构造方法才会成立，put 后调用该方法都是不成立的】
if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
n = (sc > c) ? sc : c;
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
if (table == tab) {
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
table = nt;
sc = n - (n >>> 2);// 扩容阈值：n - 1/4 n
}
} finally {
sizeCtl = sc; // 扩容阈值赋值给sizeCtl
}
}
}
// 未达到扩容阈值或者数组长度已经大于最大长度
else if (c <= sc || n >= MAXIMUM_CAPACITY)
break;
// 与 addCount 逻辑相同
else if (tab == table) {
}
}
}
成员方法
数据访存
// 获取 Node[] 中第 i 个 Node
static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i)
// cas 修改 Node[] 中第 i 个 Node 的值, c 为旧值, v 为新值
static final <K,V> boolean casTabAt(Node<K,V>[] tab, int i, Node<K,V> c, Node<K,V> v)
// 直接修改 Node[] 中第 i 个 Node 的值, v 为新值
static final <K,V> void setTabAt(Node<K,V>[] tab, int i, Node<K,V> v)
添加方法put
public V put(K key, V value) {
// 第三个参数 onlyIfAbsent 为 false 表示哈希表中存在相同的 key 时【用当前数据覆盖旧数据】
return putVal(key, value, false);
}
- putVal()
- 首先进行hash再次散列。
- hash表为空或者hash表的长度为0表示当前 map 中的 table 尚未初始化。延迟初始化
- 通过hash寻址找到对应的桶。头节点为空，封装成Node直接插入。不为空，有以下几种情况
- 头结点为 FWD 结点，表示目前 map 正处于扩容过程中，帮助扩容。
- 哈希表没有在扩容，并且发生了hash冲突当前桶位可能是链表也可能是红黑树，锁住对应的头节点，进行put。
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// 【ConcurrentHashMap 不能存放 null 值】
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
// 扰动运算，高低位都参与寻址运算
int hash = spread(key.hashCode());
// 表示当前 k-v 封装成 node 后插入到指定桶位后，在桶位中的所属链表的下标位置
int binCount = 0;
// tab 引用当前 map 的数组 table，开始自旋
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
// f 表示桶位的头节点，n 表示哈希表数组的长度
// i 表示 key 通过寻址计算后得到的桶位下标，fh 表示桶位头结点的 hash 值
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 【CASE1】：hash表为空或者hash表的长度为0表示当前 map 中的 table 尚未初始化
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
//【延迟初始化】使用cas，保证只创建一个hash表
tab = initTable();
// 【CASE2】：i 表示 key 使用【寻址算法】得到 key 对应数组的下标位置，
// tabAt获取指定桶位的头结点f
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// 对应的数组为 null 说明没有哈希冲突，直接新建节点添加到表中
if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break;
}
// 【CASE3】：逻辑说明数组已经被初始化，并且当前 key 对应的位置不为 null
// 条件成立表示当前桶位的头结点为 FWD 结点，表示目前 map 正处于扩容过程中
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
// 当前线程【需要去帮助哈希表完成扩容】
tab = helpTransfer(tab, f);
// 【CASE4】：哈希表没有在扩容，并且发生了hash冲突当前桶位可能是链表也可能是红黑树
else {
// 当插入 key 存在时，会将旧值赋值给 oldVal 返回
V oldVal = null;
// 【锁住当前 key 寻址的桶位的头节点】
synchronized (f) {
// 这里重新获取一下桶的头节点有没有被修改，因为可能被其他线程修改过，
//这里是线程安全的获取
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 【头节点的哈希值大于 0 说明当前桶位是普通的链表节点】
if (fh >= 0) {
// 当前的插入操作没出现重复的 key，追加到链表的末尾，binCount表示链表长度 -1
// 插入的key与链表中的某个元素的 key 一致，变成替换操作，binCount 表示第几个节点冲突
binCount = 1;
// 迭代循环当前桶位的链表，e 是每次循环处理节点，e 初始是头节点
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
// 当前循环节点 key
K ek;
// key 的哈希值与当前节点的哈希一致，并且 key 的值也相同
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
// 把当前节点的 value 赋值给 oldVal
oldVal = e.val;
// 允许覆盖
if (!onlyIfAbsent)
// 新数据覆盖旧数据
e.val = value;
// 跳出循环
break;
}
Node<K,V> pred = e;
// 如果下一个节点为空，把数据封装成节点插入链表尾部，【binCount 代表长度 - 1】
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
// 当前桶位头节点是红黑树
else if (f instanceof TreeBin) {
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;
}
}
}
}
// 条件成立说明当前是链表或者红黑树
if (binCount != 0) {
// 如果 binCount >= 8 表示处理的桶位一定是链表，说明长度是 9
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
// 树化
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
// 统计当前 table 一共有多少数据，判断是否达到扩容阈值标准，触发扩容
// binCount = 0 表示当前桶位为 null，node 可以直接放入，2 表示当前桶位已经是红黑树
addCount(1L, binCount);
return null;
}
- spread()：扰动函数
将 hashCode 无符号右移 16 位，高 16bit 和低 16bit 做异或，最后与 HASH_BITS 相与变成正数，与树化节点和转移节点区分，把高低位都利用起来减少哈希冲突，保证散列的均匀性
static final int spread(int h) {
return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS; // 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
}
- initTable()：初始化数组，延迟初始化
private final Node<K,V>[] initTable() {
// tab 引用 map.table，sc 引用 sizeCtl
Node<K,V>[] tab; int sc;
// table 尚未初始化，开始自旋
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// sc < 0 说明 table 正在初始化或者正在扩容，当前线程可以释放 CPU 资源
if ((sc = sizeCtl) < 0)
Thread.yield();
// sizeCtl 设置为 -1，相当于加锁，【设置的是 SIZECTL 位置的数据】，
// 因为是 sizeCtl 是基本类型，不是引用类型，所以 sc 保存的是数据的副本
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
// 线程安全的逻辑，再进行一次判断
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
// sc > 0 创建 table 时使用 sc 为指定大小，否则使用 16 默认值
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
// 创建哈希表数组
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
table = tab = nt;
// 扩容阈值，n >>> 2 => 等于 1/4 n ，n - (1/4)n = 3/4 n => 0.75 * n
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
// 解锁，把下一次扩容的阈值赋值给 sizeCtl
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}
- treeifyBin()：树化方法
- 先判断当前数组的容量是否达到阈值64，没有，则进行扩容操作
private final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int index) {
Node<K,V> b; int n, sc;
if (tab != null) {
// 条件成立：【说明当前 table 数组长度未达到 64，此时不进行树化操作，进行扩容操作】
if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
// 当前容量的 2 倍
tryPresize(n << 1);
// 条件成立：说明当前桶位有数据，且是普通 node 数据。
else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {
// 【树化加锁】
synchronized (b) {
// 条件成立：表示加锁没问题。
if (tabAt(tab, index) == b) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
for (Node<K,V> e = b; e != null; e = e.next) {
TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>(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<K,V>(hd));
}
}
}
}
}
- addCount()：添加计数，代表哈希表中的数据总量
- size计算实际发生在put，remove改变集合元素的操作之中
- 没有竞争发生，向baseCount 累加计数
- 有竞争发生，新建counterCells，向其中的一个cell累加计数
- counterCells初始有两个cell
- 如果计数竞争比较激烈，会创建新的cell来累加计数
- size计算实际发生在put，remove改变集合元素的操作之中
private final void addCount(long x, int check) {
// 【上面这部分的逻辑就是 LongAdder 的累加逻辑】
CounterCell[] as; long b, s;
// 判断累加数组 cells 是否初始化，没有就去累加 base 域，累加失败进入条件内逻辑
if ((as = counterCells) != null ||
!U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
CounterCell a; long v; int m;
// true 未竞争，false 发生竞争
boolean uncontended = true;
// 判断 cells 是否被其他线程初始化
if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
// 前面的条件为 fasle 说明 cells 被其他线程初始化，通过 hash 寻址对应的槽位
(a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
// 尝试去对应的槽位累加，累加失败进入 fullAddCount 进行重试或者扩容
!(uncontended = U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
// 与 Striped64#longAccumulate 方法相同
fullAddCount(x, uncontended);
return;
}
// 表示当前桶位是 null，或者一个链表节点
if (check <= 1)
return;
// 【获取当前散列表元素个数】，这是一个期望值
s = sumCount();
}
// 表示一定 【是一个 put 操作调用的 addCount】
if (check >= 0) {
Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
// 条件一：true 说明当前 sizeCtl 可能为一个负数表示正在扩容中，或者 sizeCtl 是一个正数，表示扩容阈值
// false 表示哈希表的数据的数量没达到扩容条件
// 然后判断当前 table 数组是否初始化了，当前 table 长度是否小于最大值限制，就可以进行扩容
while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
(n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
// 16 -> 32 扩容 标识为：1000 0000 0001 1011，【负数，扩容批次唯一标识戳】
int rs = resizeStamp(n);
// 表示当前 table，【正在扩容】，sc 高 16 位是扩容标识戳，低 16 位是线程数 + 1
if (sc < 0) {
// 条件一：判断扩容标识戳是否一样，fasle 代表一样
// 勘误两个条件：
// 条件二是：sc == (rs << 16 ) + 1，true 代表扩容完成，因为低16位是1代表没有线程扩容了
// 条件三是：sc == (rs << 16) + MAX_RESIZERS，判断是否已经超过最大允许的并发扩容线程数
// 条件四：判断新表的引用是否是 null，代表扩容完成
// 条件五：【扩容是从高位到低位转移】，transferIndex < 0 说明没有区间需要扩容了
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
transferIndex <= 0)
break;
// 设置当前线程参与到扩容任务中，将 sc 低 16 位值加 1，表示多一个线程参与扩容
// 设置失败其他线程或者 transfer 内部修改了 sizeCtl 值
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
//【协助扩容线程】，持有nextTable参数
transfer(tab, nt);
}
// 逻辑到这说明当前线程是触发扩容的第一个线程，线程数量 + 2
// 1000 0000 0001 1011 0000 0000 0000 0000 +2 => 1000 0000 0001 1011 0000 0000 0000 0010
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
//【触发扩容条件的线程】，不持有 nextTable，初始线程会新建 nextTable
transfer(tab, null);
s = sumCount();
}
}
}
- resizeStamp()：扩容标识符，每次扩容都会产生一个，不是每个线程都产生，16 扩容到 32 产生一个，32 扩容到 64 产生一个 高位表示扩容状态，低位表示扩容计数
static final int resizeStamp(int n) {
// 或运算
return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1)); // (16 -1 = 15)
}
扩容方法transfer
扩容机制：
- 当链表中元素个数超过 8 个，数组的大小还未超过 64 时，此时进行数组的扩容，如果超过则将链表转化成红黑树
- put 数据后调用 addCount() 方法，判断当前哈希表的容量超过阈值 sizeCtl，超过进行扩容
- 增删改线程发现其他线程正在扩容，帮其扩容
常见方法：
- transfer()：数据转移到新表中，完成扩容
- 首先创建新的散列表，是原来的两倍。然后给每个线程分配任务区间。开始转移
- 如果当前桶节点是fwd节点，则表示当前节点已经转移过了
- 不是fwd节点且桶不玩空，锁住头节点，若头节点hash>0,进行链表转移，<进行红黑树树转移。
- 首先创建新的散列表，是原来的两倍。然后给每个线程分配任务区间。开始转移
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
// n 表示扩容之前 table 数组的长度
int n = tab.length, stride;
// stride 表示分配给线程任务的步长，默认就是 16
//保证在扩容过程中，每个线程都能够处理一定数量的桶位，以提高并发度，加快扩容速度
if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
stride = MIN_TRANSFER_STRIDE;
// 如果当前线程为触发本次扩容的线程，需要做一些扩容准备工作，【协助线程不做这一步】
if (nextTab == null) {
try {
// 创建一个容量是之前【二倍的 table 数组】
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
nextTab = nt;
} catch (Throwable ex) {
sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
// 把新表赋值给对象属性 nextTable，方便其他线程获取新表
nextTable = nextTab;
// 记录迁移数据整体位置的一个标记，transferIndex 计数从1开始不是 0，所以这里是长度，不是长度-1
transferIndex = n;
}
// 新数组的长度
int nextn = nextTab.length;
// 当某个桶位数据处理完毕后，将此桶位设置为 fwd 节点，其它写线程或读线程看到后，可以从中获取到新表
ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
// 推进标记
boolean advance = true;
// 完成标记
boolean finishing = false;
// i 表示分配给当前线程任务，执行到的桶位
// bound 表示分配给当前线程任务的下界限制，因为是倒序迁移，16 迁移完 迁移 15，15完成去迁移14
for (int i = 0, bound = 0;;) {
Node<K,V> f; int fh;
// 给当前线程【分配任务区间】
while (advance) {
// 分配任务的开始下标，分配任务的结束下标
int nextIndex, nextBound;
// --i 让当前线程处理下一个索引，true说明当前的迁移任务尚未完成，false说明线程已经完成或者还未分配
if (--i >= bound || finishing)
advance = false;
// 迁移的开始下标，小于0说明没有区间需要迁移了，设置当前线程的 i 变量为 -1 跳出循环
else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
i = -1;
advance = false;
}
// 逻辑到这说明还有区间需要分配，然后给当前线程分配任务，
else if (U.compareAndSwapInt(this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
// 判断区间是否还够一个步长，不够就全部分配
nextBound = (nextIndex > stride ? nextIndex - stride : 0))) {
// 当前线程的结束下标
bound = nextBound;
// 当前线程的开始下标，上一个线程结束的下标的下一个索引就是这个线程开始的下标
i = nextIndex - 1;
// 任务分配结束，跳出循环执行迁移操作
advance = false;
}
}
// 【分配完成，开始数据迁移操作】
// 【CASE1】：i < 0 成立表示当前线程未分配到任务，或者任务执行完了
if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
int sc;
// 如果迁移完成
if (finishing) {
nextTable = null; // help GC
table = nextTab; // 新表赋值给当前对象
sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);// 扩容阈值为 2n - n/2 = 3n/2 = 0.75*(2n)
return;
}
// 当前线程完成了分配的任务区间，可以退出，先把 sizeCtl 赋值给 sc 保留
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
// 判断当前线程是不是最后一个线程，不是的话直接 return，
if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
return;
// 所以最后一个线程退出的时候，sizeCtl 的低 16 位为 1
finishing = advance = true;
// 【这里表示最后一个线程需要重新检查一遍是否有漏掉的区间】
i = n;
}
}
// 【CASE2】：当前桶位未存放数据，只需要将此处设置为 fwd 节点即可。
else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
// 【CASE3】：说明当前桶位已经迁移过了，当前线程不用再处理了，直接处理下一个桶位即可
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
advance = true;
// 【CASE4】：当前桶位有数据，而且 node 节点不是 fwd 节点，说明这些数据需要迁移
else {
// 【锁住头节点】
synchronized (f) {
// 二次检查，防止头节点已经被修改了，因为这里才是线程安全的访问
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 【迁移数据的逻辑，和 HashMap 相似】
// ln 表示低位链表引用
// hn 表示高位链表引用
Node<K,V> ln, hn;
// 哈希 > 0 表示当前桶位是链表桶位
if (fh >= 0) {
// 和 HashMap 的处理方式一致，与老数组长度相与，16 是 10000
// 判断对应的 1 的位置上是 0 或 1 分成高低位链表
int runBit = fh & n;
Node<K,V> lastRun = f;
// 遍历链表，寻找【逆序看】最长的对应位相同的链表，看下面的图更好的理解
for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
// 将当前节点的哈希 与 n
int b = p.hash & n;
// 如果当前值与前面节点的值 对应位 不同，则修改 runBit，把 lastRun 指向当前节点
if (b != runBit) {
runBit = b;
lastRun = p;
}
}
// 判断筛选出的链表是低位的还是高位的
if (runBit == 0) {
ln = lastRun; // ln 指向该链表
hn = null; // hn 为 null
}
// 说明 lastRun 引用的链表为高位链表，就让 hn 指向高位链表头节点
else {
hn = lastRun;
ln = null;
}
// 从头开始遍历所有的链表节点，迭代到 p == lastRun 节点跳出循环
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)
// 【头插法】，从右往左看，首先 ln 指向的是上一个节点，
// 所以这次新建的节点的 next 指向上一个节点，然后更新 ln 的引用
ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
else
hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
}
// 高低位链设置到新表中的指定位置
setTabAt(nextTab, i, ln);
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
// 老表中的该桶位设置为 fwd 节点
setTabAt(tab, i, fwd);
advance = true;
}
// 条件成立：表示当前桶位是 红黑树结点
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;
// 迭代 TreeBin 中的双向链表，从头结点至尾节点
for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
// 迭代的当前元素的 hash
int h = e.hash;
TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
(h, e.key, e.val, null, null);
// 条件成立表示当前循环节点属于低位链节点
if ((h & n) == 0) {
if ((p.prev = loTail) == null)
lo = p;
else
//【尾插法】
loTail.next = p;
// loTail 指向尾节点
loTail = p;
++lc;
}
else {
if ((p.prev = hiTail) == null)
hi = p;
else
hiTail.next = p;
hiTail = p;
++hc;
}
}
// 拆成的高位低位两个链，【判断是否需要需要转化为链表】，反之保持树化
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;
}
}
}
}
}
}
链表处理的 LastRun 机制，可以减少节点的创建
- helpTransfer()：帮助扩容机制
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// 数组不为空，节点是转发节点，获取转发节点指向的新表开始协助主线程扩容
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
// 扩容标识戳
int rs = resizeStamp(tab.length);
// 判断数据迁移是否完成，迁移完成会把 新表赋值给 nextTable 属性
while (nextTab == nextTable && table == tab && (sc = sizeCtl) < 0) {
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;
// 设置扩容线程数量 + 1
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
// 协助扩容
transfer(tab, nextTab);
break;
}
}
return nextTab;
}
return table;
}
获取方法get
ConcurrentHashMap 使用 get() 方法获取指定 key 的数据
- get()：获取指定数据的方法 。
- 首先根据Key进行hash寻址，对比当前桶的头节点是否为目标值，是就直接返回，不是有两种情况
- 如果头节点的hash值小于0，则到新表或者红黑树中去查找。
- 否则在链表中循环查找。
- 首先根据Key进行hash寻址，对比当前桶的头节点是否为目标值，是就直接返回，不是有两种情况
public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
// 扰动运算，获取 key 的哈希值并将hash值进一步散列化，减少hash冲突
int h = spread(key.hashCode());
// 判断当前哈希表的数组是否初始化
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
// 如果 table 已经初始化，进行【哈希寻址】，映射到数组对应索引处，获取该索引处的头节点
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
// 对比头结点 hash 与查询 key 的 hash 是否一致
if ((eh = e.hash) == h) {
// 进行值的判断，如果成功就说明当前节点就是要查询的节点，直接返回
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
// 当前槽位的【哈希值小于0】说明是红黑树节点或者是正在扩容的 fwd 节点
else if (eh < 0)
//到扩容后的桶中或者红黑树中继续查找
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
// 当前桶位是【链表】，循环遍历查找
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
对输入的哈希值 h 进行位运算，即将 h 的高位和低位进行异或操作，然后将结果右移 16 位，再将两者进行异或操作，得到一个更散列的新哈希值。最后，通过与 HASH_BITS 进行按位与运算，得到固定数目位数的哈希值。
其中，HASH_BITS 的值为 0x7fffffff，即 31 个二进制位都为 1，表示一个正数的最大值。
static final int spread(int h) {
return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}
- ForwardingNode#find：转移节点的查找方法
Node<K,V> find(int h, Object k) {
// 获取新表的引用
outer: for (Node<K,V>[] tab = nextTable;;) {
// e 表示在扩容而创建新表使用寻址算法得到的桶位头结点，n 表示为扩容而创建的新表的长度
Node<K,V> e; int n;
/**
1.检查参数 k 是否为 null，以及新表 tab 是否为 null，如果是则返回 null。
2.如果 tab 的长度为 0（即新表为空），或者在新表中计算出的桶位 ((n - 1) & h)
对应的头节点 e 为 null，则返回 null。
*/
if (k == null || tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
// 在新表中重新定位 hash 对应的头结点，表示在 oldTable 中对应的桶位在迁移之前就是 null
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) == null)
return null;
for (;;) {
int eh; K ek;
// 【哈希相同值也相同】，表示新表当前命中桶位中的数据，即为查询想要数据
if ((eh = e.hash) == h && ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
return e;
// eh < 0 说明当前新表中该索引的头节点是 TreeBin 类型，或者是 FWD 类型
if (eh < 0) {
// 在并发很大的情况下新扩容的表还没完成可能【再次扩容】，在此方法处再次拿到 FWD 类型
if (e instanceof ForwardingNode) {
// 继续获取新的 fwd 指向的新数组的地址，递归了
tab = ((ForwardingNode<K,V>)e).nextTable;
continue outer;
}
else
// 说明此桶位为 TreeBin 节点，使用TreeBin.find 查找红黑树中相应节点。
return e.find(h, k);
}
// 逻辑到这说明当前桶位是链表，将当前元素指向链表的下一个元素，判断当前元素的下一个位置是否为空
if ((e = e.next) == null)
// 条件成立说明迭代到链表末尾，【未找到对应的数据，返回 null】
return null;
}
}
}
删除方法remove
- remove()：删除指定元素
public V remove(Object key) {
return replaceNode(key, null, null);
}
- replaceNode()：替代指定的元素，会协助扩容，增删改（写）都会协助扩容，查询（读）操作不会，因为读操作不涉及加锁
- 【CASE1】：table 还未初始化或者哈希寻址的数组索引处为 null，直接结束自旋，返回 null
- 【CASE2】：条件成立说明当前 table 正在扩容，【当前是个写操作，所以当前线程需要协助 table 完成扩容】
- 【CASE3】：当前桶位可能是 链表 也可能是 红黑树 。进行相应的删除操作
final V replaceNode(Object key, V value, Object cv) {
// 计算 key 扰动运算后的 hash
int hash = spread(key.hashCode());
// 开始自旋
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 【CASE1】：table 还未初始化或者哈希寻址的数组索引处为 null，直接结束自旋，返回 null
if (tab == null || (n = tab.length) == 0 || (f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null)
break;
// 【CASE2】：条件成立说明当前 table 正在扩容，【当前是个写操作，所以当前线程需要协助 table 完成扩容】
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
// 【CASE3】：当前桶位可能是 链表 也可能是 红黑树
else {
// 保留替换之前数据引用
V oldVal = null;
// 校验标记
boolean validated = false;
// 【加锁当前桶位头结点】，加锁成功之后会进入代码块
synchronized (f) {
// 双重检查
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 说明当前节点是链表节点
if (fh >= 0) {
validated = true;
//遍历所有的节点
for (Node<K,V> e = f, pred = null;;) {
K ek;
// hash 和值都相同，定位到了具体的节点
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
// 当前节点的value
V ev = e.val;
if (cv == null || cv == ev ||
(ev != null && cv.equals(ev))) {
// 将当前节点的值 赋值给 oldVal 后续返回会用到
oldVal = ev;
if (value != null) // 条件成立说明是替换操作
e.val = value;
else if (pred != null) // 非头节点删除操作，断开链表
pred.next = e.next;
else
// 说明当前节点即为头结点，将桶位头节点设置为以前头节点的下一个节点
setTabAt(tab, i, e.next);
}
break;
}
pred = e;
if ((e = e.next) == null)
break;
}
}
// 说明是红黑树节点
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;
// 条件成立说明替换操作
if (value != null)
p.val = value;
// 删除操作
else if (t.removeTreeNode(p))
setTabAt(tab, i, untreeify(t.first));
}
}
}
}
}
// 其他线程修改过桶位头结点时，当前线程 sync 头结点锁错对象，validated 为 false，会进入下次 for 自旋
if (validated) {
if (oldVal != null) {
// 替换的值为 null，【说明当前是一次删除操作，更新当前元素个数计数器】
if (value == null)
addCount(-1L, -1);
return oldVal;
}
break;
}
}
}
return null;
}
JDK7原理
ConcurrentHashMap 对锁粒度进行了优化，分段锁技术，将整张表分成了多个数组（Segment），每个数组又是一个类似 HashMap 数组的结构。允许多个修改操作并发进行，Segment 是一种可重入锁，继承 ReentrantLock，并发时锁住的是每个 Segment，其他 Segment 还是可以操作的，这样不同 Segment 之间就可以实现并发，大大提高效率。
底层结构： Segment 数组 + HashEntry 数组 + 链表（数组 + 链表是 HashMap 的结构）
- 优点：如果多个线程访问不同的 segment，实际是没有冲突的，这与 JDK8 中是类似的
- 缺点：Segments 数组默认大小为16，这个容量初始化指定后就不能改变了，并且不是懒惰初始化
jdk8中的结构
相关面试题
HashMap与ConcurrentHashMap有什么区别？
- HashMap是非线程安全的，这意味着不应该在多线程中对这些，甚至还会因为并发插入元素而导致链表成环，这样Map进行修改操作，否则会产生数据不 一致的问题在查找时就会发生死循环，影响到整个 应用程序。
- Collections工具类可以将一个Map转换成线程安全的实现，其实也就是通过一个包装类，然后把所有功 能都委托给传入的Map，而包装类是基于synchronized关键字来保证线程安全的（Hashtable也是基于synchronized关键字），底层使用的是互斥锁，性能与吞吐量比较低。
- ConcurrentHashMap的实现细节远没有这么简单，因此性能也要高上许多。它没有使用一个全局锁来 锁住自己，而是采用了减少锁粒度的方法，尽量减少因为竞争锁而导致的阻塞与冲突，而且ConcurrentHashMap的检索操作是不需要锁的。
介绍一下ConcurrentHashMap是怎么实现的？
JDK 1.7中的实现：
在jdk 1.7 中，ConcurrentHashMap 是由Segment 数据结构和HashEntry 数组结构构成，采取分段锁保证安全性。Segment 是ReentrantLock 重入锁，在ConcurrentHashMap 中扮演锁的角色， HashEntry 则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap 里包含一个Segment 数组，一个Segment 里包含一个HashEntry 数组，Segment 的结构和HashMap 类似，是一个数组和链表结构。
JDK 1.8中的实现：
JDK1.8 的实现已经摒弃了Segment 的概念，而是直接用Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现， 并发控制使用Synchronized 和CAS 来操作，整个看起来就像是优化过且线程安全的HashMap，虽然在JDK1.8 中还能看到Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本。