ConcurrentHashMap 源码分析

• 综述
  • hash冲突：桶位中保存的是Node, 发生hash冲突时, 利用Node.next构建单链表解决. 如果冲突超过阈值, 再转换为树结构.
  • 代码结构：实现中有很多类似 while { cas } 的代码

• get

  • 通过volatile读操作保证线程安全, 具体又分为在null桶位处和Node的next处和put构成volatile写语义.
  • 将数组的引用声明为volatile (volatile Node[] table)只能保证对数组引用的操作符合volatile语义, 如 table=nextTab; 而对数据元素的操作(table[0]=xxx)则不满足.
    所以每次读取table中的node时, 要借助Unsafe.getObjectVolatile
  • Node的next同样被声明为volatile, 以保证get遍历链表时的线程安全.
     
• put
  • 如果桶位为空, cas + volatile写换入
  • 如果桶位不为空, 对桶位首元素加锁. 加锁后重新volatile读桶位首元素并保证被锁的Node和重新读到的Node是同一个. (如果不同, 进行下一轮重试)
    在锁桶位首元素前, 可能另外的线程已经将该元素移除了; 所以在加锁之后, 一定要volatile读到最新的桶位首元素并进行判断.　
  • 遍历链表, 在遇到相同value的Node时终止; 如果不存在相同value的Node, 将新Node加到链表末尾.　

• size　　

  • 使用LongAdder的方式维护。类似增加投票箱缓解拥挤，也可以看成是根据线程hash值分桶位。

• resize
  • 当元素数量超过一定数值后（默认是桶位数*0.75），就会进行resize.
  • resize不会重叠，即在一次resize结束之后，才能进行另一次resize，这通过volatile sizeCtl保证
  • resize建立新的桶位结构（新数组），然后将旧数组中的元素逐个拷贝到新数组中。
  • 对于旧的null桶位，cas换入ForwardingNode；非null桶位，桶位首元素加锁，复制完成后，换入ForwardingNode. 即拷贝完成的旧桶位值都被换成ForwardingNode，用于标识。
  • 对于get操作，如果遇到ForwardingNode，转到ForwardingNode指向的新数组中查找——即resize对get操作基本没有影响
  • 对于put操作，遇到ForwardingNode，先执行helpTransfer帮助copy。copy完成后，新数组会替换旧数组，再按正常流程put.
  • 每次获取桶位首元素的锁之后，必须判断桶位的首元素是否变化。如已变化，相当于cas失败，退回上层循环重做。