1、它實現了ConcurrentMap接口，該接口定義了一些原子操作約定
2、線程安全
- 完全的并發讀和高并發寫
- 讀操作完全無鎖，犧牲了一致性；寫操作部分有鎖
- 它與
HashTable、Collections.synchronizedMap -
HashMap支持null，ConcurrentHashMap、HashTable不支持null
3、java7
- 分段鎖
- 哈希表/鏈表
4、java8
-
CAS+Unsafe - 哈希表/鏈表 + 紅黑樹
java7的實現
一、相關概念
1、分段鎖
ConcurrentHashMap底層采用多個分段Segment，每段下面都是一個哈希表，這就是分段。每當需要對每段數據上鎖操作時，只需要對Segment上鎖即可，這就是分段鎖。通常稱Segment的數量叫做并發度concurrency。
優點：
-
在未上鎖的情況下，提高了并發度；
file
2、并發度concurrency
/**
* The default concurrency level for this table, used when not
* otherwise specified in a constructor.
*/
static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
這表示默認情況下，會有16個段
Segment
3、每個Segment的哈希表長度都是2的冪次方
在ConcurrentHashMap構造方法中
二、源碼分析
1、get方法
- 計算
segment的位置 - 找到這個段下面的哈希表
- 遍歷鏈表，看是否存在
public V get(Object key) {
Segment<K,V> s; // manually integrate access methods to reduce overhead
HashEntry<K,V>[] tab;
int h = hash(key);
// 獲取到key所在Segment數組的下標
long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
// 判斷這個下標是否存在，以及Segment下面的哈希表是否存在
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
(tab = s.table) != null) {
// 熟悉的：(tab.length - 1) & h操作
for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
e != null; e = e.next) {
K k;
if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
}
}
return null;
}
（1）為什么要使用UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)這種方式來讀取數組下標的某個元素？
提高性能。使用常用segments[i]這種語法，在編譯字節碼的時候，是會檢查數組是否越界；而使用上面的代碼，會節省這一步。
（2）如何保證線程安全性？
即如何保證在多線程環境下，當線程在做更新操作時，如果其他線程在同步讀的話，是可能出現臟數據、空指針情況。那么ConcurrentHashMap是如何保證的？
ConcurrentHashMap為了提高高并發，而犧牲了一致性，但這種一致性是弱一致性，不會對程序造成大的過錯。所以臟數據是無法避免的，因此在java8的類注釋寫到不建議使用size、isEmpty、containsValue來進行判斷語句。
* Bear in mind that the results of aggregate status methods including
* {@code size}, {@code isEmpty}, and {@code containsValue} are typically
* useful only when a map is not undergoing concurrent updates in other threads.
* Otherwise the results of these methods reflect transient states
* that may be adequate for monitoring or estimation purposes, but not
* for program control.
2、put方法
- 找到
Segment，必要時新建； -
Segment執行put操作，必要時擴容；
public V put(K key, V value) {
Segment<K,V> s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
}
（1）擴容時如何保證線程安全性？
- 在創建
Segment時，采用CAS保證線程安全性； - 在創建
Entry時，因為Segment本身就是ReentrantLock，在其Segment.put()方法是一定保證在獲取到鎖的情況下才執行操作的；
（2）Unsafe.getObject()的作用？
java8的實現
一、與java7的改進
使用哈希表 + 鏈表/紅黑樹 的數據結構
file
放棄使用分段鎖，改用CAS、volatile、Unsafe
java7的分段鎖很好，但鎖畢竟還是很慢的，所以java8實現了盡可能地無鎖環境。
這里所說地無鎖也僅僅大多數情況下，在某些特殊場景還是需要鎖地。
鎖的粒度更細
java7鎖地粒度是Segment，而在java8中鎖地粒度是每個Entry
二、源碼分析
1、get方法
public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
// 重新hash
int h = spread(key.hashCode());
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
// 如果第一個就找到，直接返回
if ((eh = e.hash) == h) {
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
// 如果元素地hash值小于0，就往紅黑樹查找
else if (eh < 0)
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
// 鏈表下地查找
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
（1）查找沒有鎖，如何有人在寫入怎么辦？
- 在紅黑樹狀態下，查找是有讀寫鎖；
- 在鏈表狀態下，跟
java7相似，犧牲了弱一致性；
2、put方法
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
// 重新hash
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
// 自旋操作：樂觀鎖
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
// 如果哈希表為空，就新建
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
// 找到對應下標Entry，如果為空，就新建
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
// 如果當前節點處于轉發節點，即正處于擴容轉移狀態，就幫忙一起轉移
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
// 在對應Entry下，進行put操作
else {
V oldVal = null;
// synchronized鎖定entry，進行put
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 鏈表地put操作
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
// 紅黑樹地put操作
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;
}
}
}
}
// 檢查是否需要將鏈表轉換成紅黑樹
if (binCount != 0) {
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
// 記錄數量，必要地時候進行擴容
addCount(1L, binCount);
return null;
}
