ConcurrentMap
public interface ConcurrentMap extends Map
1、 提供其他原子putIfAbsent、remove、replace方法的Map；
2、 内存一致性效果：当存在其他并发collection时，将对象放入ConcurrentMap之前的线程中的操作happen-before随后通过另一线程从ConcurrentMap中访问或移除该元素的操作；
接口方法
/**
* 如果指定键已经不再与某个值相关联，则将它与给定值关联。
*/
V putIfAbsent(K key, V value);
/**
* 只有目前将键的条目映射到给定值时，才移除该键的条目。
*/
boolean remove(Object key, Object value);
/**
* 只有目前将键的条目映射到某一值时，才替换该键的条目。
*/
boolean replace(K key, V oldValue, V newValue);
/**
* 只有目前将键的条目映射到给定值时，才替换该键的条目。
*/
V replace(K key, V value);
ConcurrentHashMap
public class ConcurrentHashMap extends AbstractMap implements ConcurrentMap, Serializable
1、 支持获取的完全并发和更新的所期望可调整并发的哈希表；
2、 不允许将null用作键或值；
3、 适用于读多写少场景；
成员变量
/* ---------------- Constants -------------- */
/**
* 默认初始容量
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
/**
* 默认装载因子
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 默认更新并发线程数
*/
static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
/**
* 最大容量
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* SEGMENT最大个数
*/
static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16; // slightly conservative
/**
* 锁之前重试次数
*/
static final int RETRIES_BEFORE_LOCK = 2;
/* ---------------- Fields -------------- */
/**
* 段标记
*/
final int segmentMask;
/**
* 段的偏移量
*/
final int segmentShift;
/**
* 特殊table-段
*/
final Segment<K,V>[] segments;
transient Set<K> keySet;
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
transient Collection<V> values;
/* ---------------- Small Utilities -------------- */
构造方法
//创建一个带有默认初始容量 (16)、加载因子 (0.75) 和 concurrencyLevel (16) 的新的空映射。
ConcurrentHashMap()
// 创建一个带有指定初始容量、默认加载因子 (0.75) 和 concurrencyLevel (16) 的新的空映射。
ConcurrentHashMap(int initialCapacity)
// 创建一个带有指定初始容量、加载因子和默认 concurrencyLevel (16) 的新的空映射。
ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
//创建一个带有指定初始容量、加载因子和并发级别的新的空映射。
ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel)
//构造一个与给定映射具有相同映射关系的新映射。
ConcurrentHashMap(Map<? extends K,? extends V> m)
常用核心方法
Vput(K key, V value) ：将指定键映射到此表中的指定值。键和值都不可以为 null。返回以前与 key 相关联的值，如果 key 没有映射关系，则返回 null。
public V put(K key, V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();//非空校验
int hash = hash(key.hashCode());//再哈希
return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);
}
VputIfAbsent(K key, V value)：如果指定键已经不再与某个值相关联，则将它与给定值关联。返回以前与指定键相关联的值，如果该键没有映射关系，则返回 null。
public V putIfAbsent(K key, V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).put(key, hash, value, true);
}
final Segment segmentFor(int hash)：根据哈希码计算对应的段segment。
final Segment<K,V> segmentFor(int hash) {
return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask];
}
Vput(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent)：Segment内部类方法。
static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
lock();//调用父类获取锁方法
try {
int c = count;
if (c++ > threshold) // 判断是否需要扩容
rehash();
HashEntry<K,V>[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);//计算索引
HashEntry<K,V> first = tab[index];//获取到对应的链表
HashEntry<K,V> e = first;
//遍历链表，获取到对应元素
while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))
e = e.next;
V oldValue;
if (e != null) {//已存在对应key-value
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent)//判断是否更新value
e.value = value;
}
else {//key首次put
oldValue = null;
++modCount;//修改次数+1
tab[index] = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value);
count = c; // write-volatile
}
return oldValue;
} finally {
unlock();//释放锁
}
}
}
Vremove(Object key)：从此映射中移除键（及其相应的值）。
public V remove(Object key) {
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).remove(key, hash, null);
}
boolean remove(Object key, Object value)：只有目前将键的条目映射到给定值时，才移除该键的条目。
public boolean remove(Object key, Object value) {
int hash = hash(key.hashCode());
if (value == null)
return false;
return segmentFor(hash).remove(key, hash, value) != null;
}
Vremove(Object key, int hash, Object value)：Segment内部类方法。
static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
V remove(Object key, int hash, Object value) {
lock();//获取锁
try {
int c = count - 1;
HashEntry<K,V>[] tab = table;
int index = hash & (tab.length - 1);
HashEntry<K,V> first = tab[index];
HashEntry<K,V> e = first;
//找对应key-value
while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))
e = e.next;
V oldValue = null;
if (e != null) {//有对应key-value
V v = e.value;
if (value == null || value.equals(v)) {
oldValue = v;
++modCount;//修改次数+1
HashEntry<K,V> newFirst = e.next;
//next由final修饰不可变，故移除的节点前所有元素均需要clone。
for (HashEntry<K,V> p = first; p != e; p = p.next)
newFirst = new HashEntry<K,V>(p.key, p.hash, newFirst, p.value);//
tab[index] = newFirst;
count = c; // write-volatile
}
}
return oldValue;
} finally {
unlock();
}
}
}
内部类HashEntry
由于key、value、及next均由final声明，故执行remvoe操作后，移除元素的前一个元素对应entry.next值应该变了，但由于final定义，导致不能再改变它，故将它之前的节点全都克隆一次。
static final class HashEntry<K,V> {
final K key;
final int hash;
volatile V value;
final HashEntry<K,V> next;
}
Vget(Object key)：返回指定键所映射到的值，如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
public V get(Object key) {
int hash = hash(key.hashCode());
return segmentFor(hash).get(key, hash);
}
Vget(Object key, int hash) ：Segment内部方法。
V get(Object key, int hash) {
if (count != 0) { // read-volatile 有key-value
HashEntry<K,V> e = getFirst(hash);//找到对应的链表，并返回头节点
//遍历链表,找到对应键值对
while (e != null) {
if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) {
V v = e.value;
if (v != null)
return v;
return readValueUnderLock(e); // recheck
}
e = e.next;
}
}
return null;
}
HashEntry<K,V> getFirst(int hash) {
HashEntry<K,V>[] tab = table;
return tab[hash & (tab.length - 1)];
}
总结：
1、 ConcurrentHashMap采用分段锁设计(Segment)，默认初始将Map分为16段即Segment[]segments数组长度16，也可理解为写线程并发度为16；
2、 SegmentextendsReentrantLock则每个分段Segment都拥有自己的ReentrantLock，减少锁竞争；
3、 如果并发度设置的过小，会带来严重的锁竞争问题；如果并发度设置的过大，原本位于同一个Segment内的访问会扩散到不同的Segment中，CPUcache命中率会下降，从而引起程序性能下降；
4、 Segment中成员变量：transientvolatileintcount;表示对应Segment中key-value元素个数，当count==0时，get操作直接返回，避免不必要的査找开销；
5、 Segment中有个重要成员变量：volatiletransientConcurrentHashMap.HashEntry[]table每个Segment中key-value都以HashEntry实例存入到该数组中，若有哈希冲突，HashEntry是个链表，以链地址法解决即将哈希地址相同的key，放入到同一个链表中；
putor get or remove主要步骤：
1、 根据key的哈希码再哈希inthash=hash(key.hashCode())；
2、 根据新哈希码找到对应segmentsegmentFor(hash)；
3、 在对应segment中计算HashEntry的索引intindex=hash&(tab.length-1);；
4、 遍历对应HashEntry[]table的table[index]；
5、 匹配HashEntry的哈希码，及key，匹配成功进行对应操作；
jdk1.8新变化：
1、 Segment改为Node，锁住node来实现减小锁粒度；
2、 synchronize替代了ReentrantLock；
3、 利用Unsafe的CAS，实现无锁化的修改值的操作；
4、 Node中next去掉了final修饰，增加了violate修饰，避免了remove后clone问题；
5、 设计了MOVED状态当resize的中过程中线程2还在put数据，线程2会帮助resize；
6、 当链表节点大于等于8时，把链表节点包装成TreeNode放在TreeBin对象中，由TreeBin完成对红黑树的包装；