資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：數據結構重要成員變量代表整個哈希表?？破?，解決多線程并行情況下使用鎖造成性能損耗的一種機制，操作包含三個操作數內存位置預期原值和新值。
ConcurrenHashMap 。下面分享一下我對ConcurrentHashMap 的理解，主要用于個人備忘。如果有不對，請批評。
HashMap“嚴重”的勾起了我對HashMap家族的好奇心，下面分享一下我對ConcurrentHashMap 的理解，主要用于個人備忘。如果有不對，請批評。
想要解鎖更多新姿勢？請訪問https://blog.tengshe789.tech/
總起HashMap是我們平時開發過程中用的比較多的集合，但它是非線程安全的，在涉及到多線程并發的情況，進行get操作有可能會引起死循環，導致CPU利用率接近100%。
因此需要支持線程安全的并發容器 ConcurrentHashMap 。
數據結構 重要成員變量 /**
* The array of bins. Lazily initialized upon first insertion.
* Size is always a power of two. Accessed directly by iterators.
*/
transient volatile Node[] table;
table代表整個哈希表。 默認為null，初始化發生在第一次插入操作，默認大小為16的數組，用來存儲Node節點數據，擴容時大小總是2的冪次方。
/**
* The next table to use; non-null only while resizing.
*/
private transient volatile Node[] nextTable;
nextTable是一個連接表，用于哈希表擴容，默認為null，擴容時新生成的數組，其大小為原數組的兩倍。
/**
* Base counter value, used mainly when there is no contention,
* but also as a fallback during table initialization
* races. Updated via CAS.
*/
private transient volatile long baseCount;
baseCount保存著整個哈希表中存儲的所有的結點的個數總和，有點類似于 HashMap 的 size 屬性。 這個數通過CAS算法更新
/**
* Table initialization and resizing control. When negative, the
* table is being initialized or resized: -1 for initialization,
* else -(1 + the number of active resizing threads). Otherwise,
* when table is null, holds the initial table size to use upon
* creation, or 0 for default. After initialization, holds the
* next element count value upon which to resize the table.
*/
private transient volatile int sizeCtl;
初始化哈希表和擴容 rehash 的過程，都需要依賴sizeCtl。該屬性有以下幾種取值：
0：默認值
-1：代表哈希表正在進行初始化
大于0：相當于 HashMap 中的 threshold，表示閾值
小于-1：代表有多個線程正在進行擴容。（譬如：-N 表示有N-1個線程正在進行擴容操作 ）
構造方法public ConcurrentHashMap() {
}
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException();
int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
MAXIMUM_CAPACITY :
tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));//MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30
this.sizeCtl = cap;//ConcurrentHashMap在構造函數中只會初始化sizeCtl值，并不會直接初始化table，而是延緩到第一次put操作。
}
public ConcurrentHashMap(Map m) {
this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;//DEFAULT_CAPACITY = 16
putAll(m);
}
構造方法是三個。重點是第二個，帶參的構造方法。這個帶參的構造方法會調用tableSizeFor()方法，確保table的大小總是2的冪次方（假設參數為100，最終會調整成256）。算法如下：
/**
* Returns a power of two table size for the given desired capacity.
* See Hackers Delight, sec 3.2
*/
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;
}
PUT()方法
put()調用putVal()方法，讓我們看看：
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
//對傳入的參數進行合法性判斷
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());//計算鍵所對應的 hash 值
int binCount = 0;
for (Node[] tab = table;;) {
Node f; int n, i, fh;
//如果哈希表還未初始化，那么初始化它
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
//根據hash值計算出在table里面的位置
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
//如果這個位置沒有值 ，那么以CAS無鎖式向該位置添加一個節點
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
//檢測到桶結點是 ForwardingNode 類型，協助擴容（MOVED = -1; // hash for forwarding nodes）
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
//桶結點是普通的結點，鎖住該桶頭結點并試圖在該鏈表的尾部添加一個節點
else {
V oldVal = null;
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
//向普通的鏈表中添加元素
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
//遍歷鏈表所有的結點
for (Node e = f;; ++binCount) {
K ek;
//如果hash值和key值相同，則修改對應結點的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 pred = e;
//如果遍歷到了最后一個結點，那么就證明新的節點需要插入鏈表尾部
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
//如果這個節點是樹節點，就按照樹的方式插入值
else if (f instanceof TreeBin) {
Node p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
//如果鏈表長度已經達到臨界值8，就需要把鏈表轉換為樹結構（TREEIFY_THRESHOLD = 8）
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
//CAS 式更新baseCount，并判斷是否需要擴容
addCount(1L, binCount);
return null;
}
其實putVal()也多多少少掉用了其他方法，讓我們繼續探究一下。
CAS（compare and swap）科普compare and swap，解決多線程并行情況下使用鎖造成性能損耗的一種機制，CAS操作包含三個操作數——內存位置（V）、預期原值（A）和新值(B)。如果內存位置的值與預期原值相匹配，那么處理器會自動將該位置值更新為新值。否則，處理器不做任何操作。無論哪種情況，它都會在CAS指令之前返回該位置的值。CAS有效地說明了“我認為位置V應該包含值A；如果包含該值，則將B放到這個位置；否則，不要更改該位置，只告訴我這個位置現在的值即可。
spread首先，第四行出現的int hash = spread(key.hashCode());這是傳統的計算hash的方法。key的hash值高16位不變，低16位與高16位異或作為key的最終hash值。（h >>> 16，表示無符號右移16位，高位補0，任何數跟0異或都是其本身，因此key的hash值高16位不變。）
static final int spread(int h) {
return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}
initTable
第十行， tab = initTable();這個方法的亮點是，可以讓put并發執行，實現table只初始化一次 。
initTable()核心思想就是，只允許一個線程對表進行初始化，如果有其他線程進來了，那么會讓其他線程交出 CPU 等待下次系統調度。這樣，保證了表同時只會被一個線程初始化。
