摘要：数据结构重要成员变量代表整个哈希表。科普，解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制，操作包含三个操作数内存位置预期原值和新值。
ConcurrenHashMap 。下面分享一下我对ConcurrentHashMap 的理解，主要用于个人备忘。如果有不对，请批评。
HashMap“严重”的勾起了我对HashMap家族的好奇心，下面分享一下我对ConcurrentHashMap 的理解，主要用于个人备忘。如果有不对，请批评。
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总起HashMap是我们平时开发过程中用的比较多的集合，但它是非线程安全的，在涉及到多线程并发的情况，进行get操作有可能会引起死循环，导致CPU利用率接近100%。
因此需要支持线程安全的并发容器 ConcurrentHashMap 。
数据结构 重要成员变量 /**
* 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代表整个哈希表。 默认为null，初始化发生在第一次插入操作，默认大小为16的数组，用来存储Node节点数据，扩容时大小总是2的幂次方。
/**
* The next table to use; non-null only while resizing.
*/
private transient volatile Node[] nextTable;
nextTable是一个连接表，用于哈希表扩容，默认为null，扩容时新生成的数组，其大小为原数组的两倍。
/**
* 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保存着整个哈希表中存储的所有的结点的个数总和，有点类似于 HashMap 的 size 属性。 这个数通过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;
初始化哈希表和扩容 rehash 的过程，都需要依赖sizeCtl。该属性有以下几种取值：
0：默认值
-1：代表哈希表正在进行初始化
大于0：相当于 HashMap 中的 threshold，表示阈值
小于-1：代表有多个线程正在进行扩容。（譬如：-N 表示有N-1个线程正在进行扩容操作 ）
构造方法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在构造函数中只会初始化sizeCtl值，并不会直接初始化table，而是延缓到第一次put操作。
}
public ConcurrentHashMap(Map m) {
this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;//DEFAULT_CAPACITY = 16
putAll(m);
}
构造方法是三个。重点是第二个，带参的构造方法。这个带参的构造方法会调用tableSizeFor()方法，确保table的大小总是2的幂次方（假设参数为100，最终会调整成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()调用putVal()方法，让我们看看：
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
//对传入的参数进行合法性判断
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());//计算键所对应的 hash 值
int binCount = 0;
for (Node[] tab = table;;) {
Node f; int n, i, fh;
//如果哈希表还未初始化，那么初始化它
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
//根据hash值计算出在table里面的位置
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
//如果这个位置没有值 ，那么以CAS无锁式向该位置添加一个节点
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
//检测到桶结点是 ForwardingNode 类型，协助扩容（MOVED = -1; // hash for forwarding nodes）
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
//桶结点是普通的结点，锁住该桶头结点并试图在该链表的尾部添加一个节点
else {
V oldVal = null;
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
//向普通的链表中添加元素
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
//遍历链表所有的结点
for (Node e = f;; ++binCount) {
K ek;
//如果hash值和key值相同，则修改对应结点的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;
//如果遍历到了最后一个结点，那么就证明新的节点需要插入链表尾部
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
//如果这个节点是树节点，就按照树的方式插入值
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) {
//如果链表长度已经达到临界值8，就需要把链表转换为树结构（TREEIFY_THRESHOLD = 8）
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
//CAS 式更新baseCount，并判断是否需要扩容
addCount(1L, binCount);
return null;
}
其实putVal()也多多少少掉用了其他方法，让我们继续探究一下。
CAS（compare and swap）科普compare and swap，解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制，CAS操作包含三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则，处理器不做任何操作。无论哪种情况，它都会在CAS指令之前返回该位置的值。CAS有效地说明了“我认为位置V应该包含值A；如果包含该值，则将B放到这个位置；否则，不要更改该位置，只告诉我这个位置现在的值即可。
spread首先，第四行出现的int hash = spread(key.hashCode());这是传统的计算hash的方法。key的hash值高16位不变，低16位与高16位异或作为key的最终hash值。（h >>> 16，表示无符号右移16位，高位补0，任何数跟0异或都是其本身，因此key的hash值高16位不变。）
static final int spread(int h) {
return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}
initTable
第十行， tab = initTable();这个方法的亮点是，可以让put并发执行，实现table只初始化一次 。
initTable()核心思想就是，只允许一个线程对表进行初始化，如果有其他线程进来了，那么会让其他线程交出 CPU 等待下次系统调度。这样，保证了表同时只会被一个线程初始化。
