ConcurrentHashMap

1,ConcurrentHashMap 数据结构

ConcurrentHashMap 在JDK 1.8 之后数据结构和HashMap 数据结构非常相似，都是数组 + 链表/红黑树 的形式

2, ConcurrentHashMap 线程安全

ConcurrentHashMap 是线程安全的，其内部是通过什么实现了安全机制呢？

CAS无锁机制 + syncronized 

ConcurrentHashMap 的put 流程

   public V put(K key, V value) {
        // 调用putVal 插入元素
        return putVal(key, value, false);
    } final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {

if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        // 获取key的hash值
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            // 当tab 为空的时候，要初始化数组
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            // 完成初始化之后，继续循环，直到break
           
            // 情况1： 根据hash 以及table数组的长度，算出这个key对应的下标，没有冲突，直接插入到数组中
            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
            }
            // 情况2：有线程正在扩容，也可以协助一块扩容
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            // 情况3：正常的有冲突，放到链表上，达到红黑树的要求，就转变成红黑树
            else {

                V oldVal = null;
                // syncronized 保证线程安全
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                // 如果 key 重复，就直接覆盖
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                // 遍历链表，通过e = e.next一直到下一个节点为null 的时候插入
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        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) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }

        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

初始化 数组

private final Node<K,V>[] initTable() {
        Node<K,V>[] tab; int sc;
        while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
            // sizeCtl 初始化就是0,当有线程在执行初始化（也就是sizeCtl是-1的时候),就会做出让步yield()
            if ((sc = sizeCtl) < 0)
                Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
// 通过CAS 无锁机制（当内存中值和预计要改变的值相等，则改为-1）
            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;
                       //初始化tab 的长度为16，sc 则为12，相当于一个阀值一样，concurrentHashMap 里面的元素个数超过12 就需要扩容
                        sc = n - (n >>> 2);
                    }
                } finally {
                    sizeCtl = sc;
                }
                break;
            }
        }
        return tab;
    }