摘要：之前中提過，并發的時候，可能造成死循環，那么在多線程中可以用來避免這一情況。默認，當容量大于時，開始擴容并發數，默認，直接影響和的值，以及的初始化數量。初始化的數量，為最接近且大于的辦等于的次方的值，比如，數量為，，數量為。
之前HashMap中提過，并發的時候，可能造成死循環，那么在多線程中可以用ConcurrentHashMap來避免這一情況。
Segment
ConcurrentHashMap是由多個Segment組成的，Segment繼承了ReentrantLock，每次加鎖都是對某個Segment，不會影響其他Segment，達到了鎖分離（也叫分段鎖）的作用。
每個Segment又包含了HashEntry數組，HashEntry是一個鏈表。如下圖所示：
初始化
initialCapacity：初始容量大小，默認16。
loadFactor：擴容因子，table擴容使用，Segments不擴容。默認0.75，當Segment容量大于initialCapacity*loadFactor時，開始擴容
concurrencyLevel：并發數，默認16，直接影響segmentShift和segmentMask的值，以及Segment的初始化數量。Segment初始化的數量，為最接近且大于的辦等于2的N次方的值，比如concurrencyLevel=16，Segment數量為16，concurrencyLevel=17，Segment數量為32。segmentShift的值是這樣的，比如Segment是32，相對于2的5次方，那么他的值就是32-5，為27，后面無符號右移27位，也就是取高5位的時候，就是0到31的值，此時Segment的下標也是0到31，取模后對應著每個Segment。segmentMask就是2的n次方-1，這邊n是5，用于取模。之前在hashmap的indexFor方法有提過。
初始化的時候，還要初始化第一個Segment，以及Segment中table數組的大小，這邊大小是大于等于initialCapacity除以Segment數組的個數，平均分配，最小是2，且是2的N次方。比如initialCapacity是32，concurrencyLevel是16的時候，那么Segment的個數也是16，32除以16，等于2，如果initialCapacity是33，Segment是16，33除以16，取4。
public ConcurrentHashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL);
}
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;//用于高位，判斷落在哪個Segment
this.segmentMask = ssize - 1;//用于取模。之前在hashmap的indexFor方法有提過。2的n次方-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]);//初始化第一個位置的Segment
Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];//初始化Segments
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
put方法
public V put(K key, V value) {
Segment s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
//無符號右移后取模，落在哪個Segment上面
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);
}
ensureSegment方法
確定落在哪個Segment上，如果為空，就初始化，因為之前就初始化第一個Segment
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) {
//使用segment[0]的table長度和loadFactor來初始化
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))//cas操作，只能一個設值成功，如果其他成功了，就賦值，并返回
== null) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
break;
}
}
}
return seg;
}
put方法
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
HashEntry node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value);//獲取Segment的鎖
V oldValue;
try {
HashEntry[] tab = table;
int index = (tab.length - 1) & hash;//上面是獲取Segment取高位的hash，這邊是tabel的hash，
HashEntry first = entryAt(tab, index);//取到hash位置的數組的表頭
for (HashEntry e = first;;) {//從頭結點遍歷
if (e != null) {
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {//key相同，或者hash值一樣
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {//是否替換
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
if (node != null)//不為空，設置為表頭
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry(hash, key, value, first);/初始化后放表頭
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);// 擴容
else
setEntryAt(tab, index, node);//把新的節點放在tab的index上面
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();//釋放鎖
}
return oldValue;
}
scanAndLockForPut方法
嘗試獲取鎖，沒獲取到先初始化node
private HashEntry scanAndLockForPut(K key, int hash, V value) {
HashEntry first = entryForHash(this, hash);//獲取hash后的頭結點，有存在null的情況
HashEntry e = first;
HashEntry node = null;
int retries = -1; // negative while locating node
while (!tryLock()) {//這個put方法先嘗試獲取，獲取不到，這邊while循環嘗試獲取
HashEntry f; // to recheck first below
if (retries < 0) {
if (e == null) {//結點為空的時候
if (node == null) // speculatively create node
node = new HashEntry(hash, key, value, null);//初始化node
retries = 0;
}
else if (key.equals(e.key))//頭結點不為空的時候
retries = 0;
else
e = e.next;
}
else if (++retries > MAX_SCAN_RETRIES) {//超過重試次數，直接進入阻塞隊列等待鎖
lock();
break;
}
else if ((retries & 1) == 0 &&
(f = entryForHash(this, hash)) != first) {//不等于first，就是已經有其他節點進入
e = first = f; // re-traverse if entry changed
retries = -1;
}
}
return node;
}
rehash方法，擴容，對table擴容
private void rehash(HashEntry node) {
HashEntry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
int newCapacity = oldCapacity << 1;//左移，之前的2倍
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
HashEntry[] newTable =
(HashEntry[]) new HashEntry[newCapacity];
int sizeMask = newCapacity - 1;
for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) {
HashEntry e = oldTable[i];
if (e != null) {
HashEntry next = e.next;
int idx = e.hash & sizeMask;
if (next == null) // 為空，沒有后面的節點，直接給新數組
newTable[idx] = e;
else { // Reuse consecutive sequence at same slot
HashEntry lastRun = e;
int lastIdx = idx;
//因為數組是2倍的擴容，所以重新hash后，要么落在跟之前索引一樣的位置，要么就是加上oldCapacity 的值，
//比如容量是2，擴容4，現在hash是2，4，6，10，14那么后面3個都是除4余2，可以直接復制
for (HashEntry last = next;
last != null;
last = last.next) {
int k = last.hash & sizeMask;
if (k != lastIdx) {//hash不一樣，重新
lastIdx = k;
lastRun = last;
}
}
//執行上面，就是lastRun是6，10，14
newTable[lastIdx] = lastRun;//上面
// Clone remaining nodes克隆的時候，碰到lastrun，直接根據所以給值，但是前面有可能的索引跟lastrun一樣，比如2
for (HashEntry p = e; p != lastRun; p = p.next) {
V v = p.value;
int h = p.hash;
int k = h & sizeMask;
HashEntry n = newTable[k];
newTable[k] = new HashEntry(h, p.key, v, n);
}
}
}
}
int nodeIndex = node.hash & sizeMask; // add the new node
node.setNext(newTable[nodeIndex]);//加入到頭結點
newTable[nodeIndex] = node;
table = newTable;
}
get方法
public V get(Object key) {
Segment s; // manually integrate access methods to reduce overhead
HashEntry[] tab;
int h = hash(key);
long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
if ((s = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&//找到Segment，邏輯同put
(tab = s.table) != null) {
for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);//找到table，邏輯同put
e != null; e = e.next) {//遍歷table
K k;
if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
}
}
return null;
}
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