ConcurrentHashMap 解读

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初始化：

问题：如何当且仅只有一个线程初始化table

 private final Node<K,V>[] initTable() {
         Node<K,V>[] tab; int sc;
         while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
             if ((sc = sizeCtl) < 0)
                 Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
             else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
                 try {
                     if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                         int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                         @SuppressWarnings("unchecked")
                         Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                         table = tab = nt;
                         sc = n - (n >>> 2);
                     }
                 } finally {
                     sizeCtl = sc;
                 }
                 break;
             }
         }
         return tab;
     }

    transient volatile Node<K,V>[] table;

    private transient volatile int sizeCtl;

1、第3行  判断当前系统的table是否为空，这里用volatile 修饰table，对于各个线程都是可见的

2、第4行 判断sizeCtl 是否小于零，因为在初始化的过程中，会把sizeCtl设置成-1，所以如果小于零，说明当前有其他线程正在进行初始化，所以直接让出cpu时间

3、第6行 如果上一步的判断不小于零，那么这一步就要把sizeCtl设置成-1，这里用Unsafe类保证了仅只有一个线程能修改sizeCtl的值从0到-1

4、9-13行 初始化table

5、第16行 将sizeCtl 值设置为12

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取值

 public V get(Object key) {
         Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
         int h = spread(key.hashCode());
         if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
             (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
             if ((eh = e.hash) == h) {
                 if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
                     return e.val;
             }
             else if (eh < 0)
                 return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
             while ((e = e.next) != null) {
                 if (e.hash == h &&
                     ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
                     return e.val;
             }
         }
         return null;
     }

static final int spread(int h) {
        return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
    }

1.  第2行 定义一堆变量下面用

2. 第3行调整hash值分布的方法，类似于HashMap中的hash(Object key)方法，通过位运算来使key分布更均匀

3. 第4-5行判断 table 是否有值，如果有值 根据第三行计算出来的结果 计算出key在tab中的Node位置，取得Node中的first node

4. 第6-9行 hash值比对判断 如果刚刚取得的first node的hash值和当前key的hash值相同，那么就开始获取值

5. 第10-11 如果刚刚取的node的hash值小于0，那么这个node是个红黑树，进入到红黑树里面查询

6.第12-17 如果以上条件都不对，那么就开始遍历查询

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扩容：

1.扩容的时机

　　1.链表新增节点后，所在链表的节点数会达到阈值，转变成红黑树，在转变之前会对数组长度做一次判断，如果数组的长度小于64，则会用调用tryPresize方法把数组长度扩大到原来的两倍，并触发transfer方法，重新调整节点的位置

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

　　2.新增节点之后，会调用addCount方法记录元素个数，并检查是否需要进行扩容，当数组元素个数达到阈值时，会触发transfer方法，重新调整节点的位置

2.扩容的执行：

 /**
     * 一个过渡的table表  只有在扩容的时候才会使用
     */
    private transient volatile Node<K,V>[] nextTable;

 /**
     * Moves and/or copies the nodes in each bin to new table. See
     * above for explanation.
     */
    private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
        int n = tab.length, stride;
        if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
            stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
        if (nextTab == null) {            // initiating
            try {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];//构造一个nextTable对象 它的容量是原来的两倍
                nextTab = nt;
            } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
                sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
                return;
            }
            nextTable = nextTab;
            transferIndex = n;
        }
        int nextn = nextTab.length;
        ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);//构造一个连节点指针 用于标志位
        boolean advance = true;//并发扩容的关键属性 如果等于true 说明这个节点已经处理过
        boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
        for (int i = 0, bound = 0;;) {
            Node<K,V> f; int fh;
            //这个while循环体的作用就是在控制i--  通过i--可以依次遍历原hash表中的节点
            while (advance) {
                int nextIndex, nextBound;
                if (--i >= bound || finishing)
                    advance = false;
                else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                    i = -1;
                    advance = false;
                }
                else if (U.compareAndSwapInt
                         (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                          nextBound = (nextIndex > stride ?
                                       nextIndex - stride : 0))) {
                    bound = nextBound;
                    i = nextIndex - 1;
                    advance = false;
                }
            }
            if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
                int sc;
                if (finishing) {
                    //如果所有的节点都已经完成复制工作  就把nextTable赋值给table 清空临时对象nextTable
                    nextTable = null;
                    table = nextTab;
                    sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);//扩容阈值设置为原来容量的1.5倍  依然相当于现在容量的0.75倍
                    return;
                }
                //利用CAS方法更新这个扩容阈值，在这里面sizectl值减一，说明新加入一个线程参与到扩容操作
                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                    if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                        return;
                    finishing = advance = true;
                    i = n; // recheck before commit
                }
            }
            //如果遍历到的节点为空 则放入ForwardingNode指针
            else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
                advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
            //如果遍历到ForwardingNode节点  说明这个点已经被处理过了 直接跳过  这里是控制并发扩容的核心
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                advance = true; // already processed
            else {
                    //节点上锁
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        Node<K,V> ln, hn;
                        //如果fh>=0 证明这是一个Node节点
                        if (fh >= 0) {
                            int runBit = fh & n;
                            //以下的部分在完成的工作是构造两个链表  一个是原链表  另一个是原链表的反序排列
                            Node<K,V> lastRun = f;
                            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);
                            }
                            //在nextTable的i位置上插入一个链表
                            setTabAt(nextTab, i, ln);
                            //在nextTable的i+n的位置上插入另一个链表
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                            //在table的i位置上插入forwardNode节点  表示已经处理过该节点
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            //设置advance为true 返回到上面的while循环中 就可以执行i--操作
                            advance = true;
                        }
                        //对TreeBin对象进行处理  与上面的过程类似
                        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;
                            //构造正序和反序两个链表
                            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;
                                }
                            }
                            //如果扩容后已经不再需要tree的结构 反向转换为链表结构
                            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;
                             //在nextTable的i位置上插入一个链表
                            setTabAt(nextTab, i, ln);
                            //在nextTable的i+n的位置上插入另一个链表
                            setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                             //在table的i位置上插入forwardNode节点  表示已经处理过该节点
                            setTabAt(tab, i, fwd);
                            //设置advance为true 返回到上面的while循环中 就可以执行i--操作
                            advance = true;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }

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插入：

 final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
         //key和value都不能为空
         if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
         //计算hash值，让hash值分布更均匀
         int hash = spread(key.hashCode());
         int binCount = 0;
         //什么时候插入成功，什么时候跳出
         for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
             Node<K,V> f; int n, i, fh;
             //如果table为空的话，进行初始化操作
             if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                 tab = initTable();
             //根据hash值计算出在table里面的位置,返回table[i]这个节点信息，赋值给f
             else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                 //如果这个位置没有值 ，直接放进去，不需要加锁
                 if (casTabAt(tab, i, null,
                              new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                     break;                   // no lock when adding to empty bin
             }
             //如果当前的这个节点正在扩容，那就帮助扩容线程进行扩容
             else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                 tab = helpTransfer(tab, f);
             else {
                 V oldVal = null;
                 //对节点加锁
                 synchronized (f) {
                     //再次判断，多线程下有可能会出问题
                     if (tabAt(tab, i) == f) {
                         //fh〉0 说明这个节点是一个链表的节点 不是树的节点
                         if (fh >= 0) {
                             binCount = 1;
                             //在这里遍历链表所有的结点
                             for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                 K ek;
                                 //如果hash值和key值相同  则修改对应结点的value值
                                 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;
                                 //如果遍历到了最后一个结点，那么就证明新的节点需要插入 就把它插入在链表尾部
                                 if ((e = e.next) == null) {
                                     pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                               value, null);
                                     break;
                                 }
                             }
                         }
                         //如果这个节点是树节点，就按照树的方式插入值
                         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;
                             }
                         }
                     }
                 }
                 if (binCount != 0) {
                     //如果链表长度已经达到临界值8 就需要把链表转换为树结构
                     if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                         treeifyBin(tab, i);
                     if (oldVal != null)
                         return oldVal;
                     break;
                 }
             }
         }
          //将当前ConcurrentHashMap的元素数量+1
         addCount(1L, binCount);
         return null;
     }

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参考：

https://www.jianshu.com/p/f6730d5784ad

http://www.importnew.com/22007.html