ConcurrentHashMap（1.7）分析

1.  先来了解ConcurrentHashMap中的几个成员，当然大多数与HashMap中的相似，我们只看独有的成员

/**
     * The default concurrency level for this table, used when not
     * otherwise specified in a constructor.
     */
    static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;       //默认的并发级别

/**
 * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly
 * specified by either of the constructors with arguments.  MUST
 * be a power of two <= 1<<30 to ensure that entries are indexable
 * using ints.
 */
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;        //最大容量

/**
 * The minimum capacity for per-segment tables.  Must be a power
 * of two, at least two to avoid immediate resizing on next use
 * after lazy construction.
 */
static final int MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2;    //每个Segement中的桶的数量

/**
 * The maximum number of segments to allow; used to bound
 * constructor arguments. Must be power of two less than 1 << 24.
 */
static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16; // slightly conservative   //允许的最大的Segement的数量

/**
 * Mask value for indexing into segments. The upper bits of a
 * key's hash code are used to choose the segment.
 */
final int segmentMask;             //掩码，用来定位segements数组的位置

/**
 * Shift value for indexing within segments.
 */
final int segmentShift; 　　　　　　//偏移量，用来确认hash值的有效位

/**
 * The segments, each of which is a specialized hash table.
 */
final Segment<K,V>[] segments;    //相当于多个HashMap组成的数组

　　

static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {  //内部类Segment,继承了ReentrantLock,有锁的功能
       /**
         * The maximum number of times to tryLock in a prescan before
         * possibly blocking on acquire in preparation for a locked
         * segment operation. On multiprocessors, using a bounded
         * number of retries maintains cache acquired while locating
         * nodes.
         */
        static final int MAX_SCAN_RETRIES =
            Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 1 ? 64 : 1;

        /**
         * The per-segment table. Elements are accessed via
         * entryAt/setEntryAt providing volatile semantics.
         */
        transient volatile HashEntry<K,V>[] table;             //每个Segement内部都有一个table数组，相当于每个Segement都是一个HashMap

        transient int count;                            //这些参数与HashMap中的参数功能相同

        transient int modCount;

        transient int threshold;

        final float loadFactor;

        Segment(float lf, int threshold, HashEntry<K,V>[] tab) {
            this.loadFactor = lf;
            this.threshold = threshold;
            this.table = tab;
        }

        final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {  //向Segement中添加一个元素

        }

2. 构造函数

　　

@SuppressWarnings("unchecked")
    public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                             float loadFactor, int concurrencyLevel) {
        if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)  //参数校验
            throw new IllegalArgumentException();
        if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
            concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
        // Find power-of-two sizes best matching arguments
        int sshift = 0;　　　　　　　　
        int ssize = 1;          　　　     //计算segement数组的大小，并且为2的倍数，默认情况下concurrentyLevel为16,那么ssize也为16
        while (ssize < concurrencyLevel) {
            ++sshift;               //ssize每次进行左移运算，因此sshift可以看做是ssize参数左移的位数
            ssize <<= 1;
        }
　　　　　
        this.segmentShift = 32 - sshift;   //segement偏移量
        this.segmentMask = ssize - 1;     //由于ssize为2的倍数，所以sengemnt为全1的，用来定位segement数组的下标
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
　　　　　　
        int c = initialCapacity / ssize;   //计算每个Segement中桶的数量
        if (c * ssize < initialCapacity)
            ++c;
        int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
        while (cap < c)
            cap <<= 1;
        // create segments and segments[0]
        Segment<K,V> s0 =                        //初始化第一个segement
            new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
                             (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);
        Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize];   //新建segements数组，并将s0赋值
        UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
        this.segments = ss;
    }

3 . 我们来看put（）方法

@SuppressWarnings("unchecked")
    public V put(K key, V value) {
        Segment<K,V> s;
        if (value == null)        　　　　　　　　　　 //ConcurrentHashMap中value不能为空
            throw new NullPointerException();
        int hash = hash(key);                       //获取到key的hash值
        int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;   //定位到某个segement位置
        if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject          //从上面的构造方法中我们知道，segments数组只有0位置的segment被初始化了，因此这里需要去检测计算出的位置的segment是否被初始化
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　由于是并发容器，所以使用UNSAFE中的方法
             (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) //  in ensureSegment
            s = ensureSegment(j);
        return s.put(key, hash, value, false);      //将元素插入到定位的Segement中
    }

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {   //segement中的put（）方法
            HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null :   //获取锁，若获取不到锁，则县创建节点并返回
                scanAndLockForPut(key, hash, value);
            V oldValue;
            try {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
                HashEntry<K,V>[] tab = table;          //之后的算法就与HashMap中相似了
                int index = (tab.length - 1) & hash;
                HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);
                for (HashEntry<K,V> e = first;;) {
                    if (e != null) {
                        K k;
                        if ((k = e.key) == key ||
                            (e.hash == hash && key.equals(k))) {
                            oldValue = e.value;
                            if (!onlyIfAbsent) {
                                e.value = value;
                                ++modCount;
                            }
                            break;
                        }
                        e = e.next;
                    }
                    else {
                        if (node != null)
                            node.setNext(first);
                        else
                            node = new HashEntry<K,V>(hash, key, value, first);
                        int c = count + 1;
                        if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
                            rehash(node);
                        else
                            setEntryAt(tab, index, node);
                        ++modCount;
                        count = c;
                        oldValue = null;
                        break;
                    }
                }
            } finally {
                unlock();             //释放锁
            }
            return oldValue;
        }

4. 来具体看一下SegementMask与SegmentShift这两个变量时怎么使用的？

　　

　　　　 int sshift = 0;　　　　　　　　
        int ssize = 1;          　　　     //计算segement数组的大小，并且为2的倍数，默认情况下concurrentyLevel为16,那么ssize也为16
        while (ssize < concurrencyLevel) {
            ++sshift;               //ssize每次进行左移运算，因此sshift可以看做是ssize参数左移的位数
            ssize <<= 1;
        }
　　　　　
        this.segmentShift = 32 - sshift;   //segement偏移量
        this.segmentMask = ssize - 1;     //由于ssize为2的倍数，所以sengemnt为全1的，用来定位segement数组的下标

　　上面是构造函数中计算这两个变量的代码。

　　我们假设concurrencyLevel为默认值16，那么经过计算得到，ssize = 16，sshift = 4，segmentShift  = 28, segementMask = 15

　　由于ssize为segements数组的大小，我们可以发现，当 n 与 segmentMask按位与时候正好可以得到<=15的数组，正是segements数组的下标。

　　

 int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;   //定位到某个segement位置

　　而segementShift的作用在于缩小hash值的范围，我们并不需要使用hash值所有的位，通过上面的数据，当hash值右移28位后正好可以得到有效计算的位数（4位），因此上面构造函数中的sshift也

　　可以表示计算segements数组时的有效位数。