| ConcurrentHashmap（JDK1.7） 总体描述： concurrentHashmap是为了高并发而实现，内部采用分离锁的设计，有效地避开了热点访问。而对于每个分段，ConcurrentHashmap采用final和内存可见修饰符volatile关键字（内存立即可见：Java 的内存模型可以保证：某个写线程对 value 域的写入马上可以被后续的某个读线程“看”到。注：并不能保证对volatile变量状态有依赖的其他操作的原子性） 借用某博客对concurrentHashmap对结构图： 
不难看出，concurrenthashmap采用了二次hash的方式，第一次hash将key映射到对应的segment，而第二次hash则是映射到segment的不同桶中。 为什么要用二次hash，主要原因是为了构造分离锁，使得对于map的修改不会锁住整个容器，提高并发能力。当然，没有一种东西是绝对完美的，二次hash带来的问题是整个hash的过程比hashmap单次hash要长，所以，如果不是并发情形，不要使用concurrentHashmap。 代码实现： 该数据结构中，最核心的部分是两个内部类，HashEntry和Segment concurrentHashmap维护一个segment数组，将元素分成若干段（第一次hash）
- /**
- * The segments, each of which is a specialized hash table.
- */
- final Segment<K,V>[] segments;
segments的每一个segment维护一个链表数组 代码： 再来看看构造方法 - 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;
- this.segmentMask = ssize - 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<K,V> s0 =
- new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
- (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);
- Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize];
- UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
- this.segments = ss;
- }
代码28行，一旦指定了concurrencyLevel（segments数组大小）便不能改变，这样，一旦threshold超标，rehash真不会影响segments数组，这样，在大并发的情况下，只会影响某一个segment的rehash而其他segment不会受到影响 （put方法都要上锁） HashEntry 与hashmap类似，concurrentHashmap也采用了链表作为每个hash桶中的元素，不过concurrentHashmap又有些不同 - static final class HashEntry<K,V> {
- final int hash;
- final K key;
- volatile V value;
- volatile HashEntry<K,V> next;
-
- HashEntry(int hash, K key, V value, HashEntry<K,V> next) {
- this.hash = hash;
- this.key = key;
- this.value = value;
- this.next = next;
- }
-
- /**
- * Sets next field with volatile write semantics. (See above
- * about use of putOrderedObject.)
- */
- final void setNext(HashEntry<K,V> n) {
- UNSAFE.putOrderedObject(this, nextOffset, n);
- }
-
- // Unsafe mechanics
- static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
- static final long nextOffset;
- static {
- try {
- UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
- Class k = HashEntry.class;
- nextOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
- (k.getDeclaredField("next"));
- } catch (Exception e) {
- throw new Error(e);
- }
- }
- }
HashEntry的key，hash采用final，可以避免并发修改问题，HashEntry链的尾部是不能修改的，而next和value采用volatile，可以避免使用同步造成的并发性能灾难，新版（jdk1.7）的concurrentHashmap大量使用java Unsafe类提供的原子操作，直接调用底层操作系统，提高性能（这块我也不是特别清楚） get方法（1.6 vs 1.7） 1.6 - V get(Object key, int hash) {
- if (count != 0) { // read-volatile
- HashEntry<K,V> e = getFirst(hash);
- 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;
- }
1.6的jdk采用了乐观锁的方式处理了get方法，在get的时候put方法正在new对象，而此时value并未赋值，这时判断为空则加锁访问 1.7 - public V get(Object key) {
- Segment<K,V> s; // manually integrate access methods to reduce overhead
- HashEntry<K,V>[] tab;
- int h = hash(key);
- long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
- if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
- (tab = s.table) != null) {
- for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile
- (tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
- e != null; e = e.next) {
- K k;
- if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
- return e.value;
- }
- }
- return null;
- }
1.7并没有判断value=null的情况，不知为何 跟同事沟通过，无论是1.6还是1.7的实现，实际上都是一种乐观的方式，而乐观的方式带来的是性能上的提升，但同时也带来数据的弱一致性，如果你的业务是强一致性的业务，可能就要考虑另外的解决办法（用Collections包装或者像jdk6中一样二次加锁获取） http://ifeve.com/concurrenthashmap-weakly-consistent/ 这篇文章可以很好地解释弱一致性问题 put方法 - public V put(K key, V value) {
- Segment<K,V> s;
- if (value == null)
- throw new NullPointerException();
- int hash = hash(key);
- int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
- if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
- (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
- s = ensureSegment(j);
- return s.put(key, hash, value, false);
- }
对于put，concurrentHashmap采用自旋锁的方式，不同于1.6的直接获取锁 注：个人理解，这里采用自旋锁可能作者是觉得在分段锁的状态下，并发的可能本来就比较小，并且锁占用时间又并不是特别长，因此自旋锁可以减小线程唤醒和切换的开销 关于hash - private int hash(Object k) {
- int h = hashSeed;
- if ((0 != h) && (k instanceof String)) {
- return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
- }
- h ^= k.hashCode();
- // Spread bits to regularize both segment and index locations,
- // using variant of single-word Wang/Jenkins hash.
- h += (h << 15) ^ 0xffffcd7d;
- h ^= (h >>> 10);
- h += (h << 3);
- h ^= (h >>> 6);
- h += (h << 2) + (h << 14);
- return h ^ (h >>> 16);
- }
concurrentHashMap采用本身hashcode的同时，采用Wang/Jenkins算法对每位都做了处理，使得发生hash冲突的可能性大大减小（否则效率会很差）
而对于concurrentHashMap，segments的大小在初始时确定，此后不变，而元素所在segments桶序列由hash的高位决定 - public V put(K key, V value) {
- Segment<K,V> s;
- if (value == null)
- throw new NullPointerException();
- int hash = hash(key);
- int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
- if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
- (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
- s = ensureSegment(j);
- return s.put(key, hash, value, false);
- }
segmentShift为（32-segments大小的二进制长度）
总结 concurrentHashmap主要是为并发设计，与Collections的包装不同，他不是采用全同步的方式，而是采用非锁get方式，通过数据的弱一致性带来性能上的大幅提升，同时采用分段锁的策略，提高并发能力 参考： http://www.jb51.net/article/49699.htm http://my.oschina.net/chihz/blog/58035 http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/java-lo-concurrenthashmap/ http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html 来自：http://my.oschina.net/zhenglingfei/blog/400515 | 
