本文解析了ConcurrentHashMap的put方法中涉及的数组扩容、节点迁移以及volatile的使用，重点讲解了helpTransfer和treeifyBin方法，探讨了并发扩容策略与扩容戳的作用。
前提知道
volatile 的数组只针对数组的引用（也不是数组元素的引用）具有 volatile 的语义，而不是它的元素”。 所以如果有其他线程对这个数组的元素进行写操作，那 么当前线程来读的时候不一定能读到最新的值。
可参考：https://blog.youkuaiyun.com/u010454030/article/details/80800098?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2.control我也转载了它
但我的理解是ConcurrentHashMap中的table并不是用volatile修饰，所以需要getObjectVolatile
记录：n<<1 ==》n*2
n >>> 3 ==》n/8
n - (n >>> 2)==》n*3/4
sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT 高位到低位
rs << RESIZE_STAMP_SHIFT 低位到高位
源码分析
put 方法第一阶段 初始化数组
put 方法第二阶段 addCount
put 方法第三阶段 helpTransfer
put 方法第四阶段 不是第一个put，当链表长度大于8会变红黑树
从put(K key, V value)方法入手
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
//计算key的hash值
int hash = spread(key.hashCode());
//记录链表长度
int binCount = 0;
//for自旋
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
//数组为空则进行初始化
tab = initTable();
//i = (n - 1) & hash的意思是key的hash 值对应的数组下标得到第一个节点;tabAt（）以
//volatile 读的方式来读取 table 数组中的元素，保证每次拿到的数据都是最新的，f-》first
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
/*假如在上面这段代码中存在两个线程，在不加锁的情况下：线程 A 成功执行 casTabAt 操作
后，随后的线程 B 可以通过 tabAt 方法立刻看到 table[i]的改变。原因如下：线程 A 的
casTabAt 操作，具有 volatile 读写相同的内存语义，根据 volatile 的 happens-before 规
则：线程 A 的 casTabAt 操作，一定对线程 B 的 tabAt 操作可见*/
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
======================put 方法第三阶段======================
//如果对应的节点存在，判断这个节点的 hash 是不是等于 MOVED(-1)，说明当前节点是
ForwardingNode 节点，意味着有其他线程正在进行扩容，那么当前现在直接帮助它进行扩容，因此调用 helpTransfer方法
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
==========================put 方法第四阶段======================
else {//进入到这个分支，说明 f 是当前 nodes 数组对应位置节点的头节点，并且不为空
V oldVal = null;
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {//给对应的头结点加锁
if (fh >= 0) {//头结点的 hash 值大于 0，说明是链表
binCount = 1; //用来记录链表的长度
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {//遍历链表
K ek;
//如果发现相同的 key，则判断是否需要进行值的覆盖
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)//默认情况下，直接覆盖旧的值
e.val = value;
break;
}
//一直遍历到链表的最末端，直接把新的值加入到链表的最后面
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
//如果当前的 f 节点是一颗红黑树
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
binCount = 2;
//则调用红黑树的插入方法插入新的值
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;//同样，如果值已经存在，则直接替换
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
/*判断链表的长度是否已经达到临界值 8. 如果达到了临界值，这个时候会根据当前数组的长度
来决定是扩容还是将链表转化为红黑树。也就是说如果当前数组的长度小于 64，就会先扩容。
否则，会把当前链表转化为红黑树*/
if (binCount != 0) {//说明上面在做链表操作
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)//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
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)//如果 val 是被替换的，则返回替换之前的值
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}====================================put 方法第三阶段 helpTransfer======================
去协助扩容
如果对应的节点存在，判断这个节点的 hash 是不是等于 MOVED(-1)，说明当前节点是 ForwardingNode 节点， 意味着有其他线程正在进行扩容，那么当前现在直接帮助它进行扩容，因此调用 helpTransfer 方法
/**
* Helps transfer if a resize is in progress.
*/
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
Node<K,V>[] nextTab; int sc;
// 判断此时是否仍然在执行扩容,nextTab=null 的时候说明扩容已经结束了
if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
(nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
int rs = resizeStamp(tab.length);//生成扩容戳
while (nextTab == nextTable && table == tab &&
(sc = sizeCtl) < 0) {//说明扩容还未完成的情况下不断循环来尝试将当前
线程加入到扩容操作中
//下面部分的整个代码表示扩容结束，直接退出循环
//transferIndex<=0 表示所有的 Node 都已经分配了线程
//sc=rs+MAX_RESIZERS 表示扩容线程数达到最大扩容线程数
//sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT !=rs， 如果在同一轮扩容中，那么 sc 无符号
右移比较高位和 rs 的值，那么应该是相等的。如果不相等，说明扩容结束了
//sc==rs+1 表示扩容结束
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
break;//跳出循环
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {//在低 16 位
上增加扩容线程数
transfer(tab, nextTab);//帮助扩容
break;
}
}
return nextTab;//返回新的数组
}
return table;
}====================================put 方法第三阶段 helpTransfer======================
===================================put 方法第四阶段=================================
treeifyBin在 putVal 的最后部分，有一个判断，如果链表长度大于 8，那么就会触发扩容或者红黑树的 转化操作
/**
* Replaces all linked nodes in bin at given index unless table is
* too small, in which case resizes instead.
*/
private final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int index) {
Node<K,V> b; int n, sc;
if (tab != null) {
if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)//tab 的长度是不是小于 64，
如果是，则执行扩容
tryPresize(n << 1);
else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {//否则，将
当前链表转化为红黑树结构存储
synchronized (b) {// 将链表转换成红黑树
if (tabAt(tab, index) == b) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
for (Node<K,V> e = b; e != null; e = e.next) {
TreeNode<K,V> p =
new TreeNode<K,V>(e.hash, e.key, e.val,
null, null);
if ((p.prev = tl) == null)
hd = p;
else
tl.next = p;
tl = p;
}
setTabAt(tab, index, new TreeBin<K,V>(hd));
}
}
}
}
}tryPresize
/**
* Tries to presize table to accommodate the given number of elements.
*
* @param size number of elements (doesn't need to be perfectly accurate)
*/
private final void tryPresize(int size) {
//对 size 进 行修复 ,主 要目 的是防 止传 入的 值不是 一个 2 次幂的 整数 ，然后通过tableSizeFor 来将入参转化为离该整数最近的 2 次幂
int c = (size >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ? MAXIMUM_CAPACITY :
tableSizeFor(size + (size >>> 1) + 1);
int sc;
while ((sc = sizeCtl) >= 0) {
Node<K,V>[] tab = table; int n;
//下面这段代码和 initTable 是一样的，如果 table 没有初始化，则开始初始化
if (tab == null || (n = tab.length) == 0) {
n = (sc > c) ? sc : c;
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
if (table == tab) {{//这段代码和 addCount 后部分代码是一样的，做辅助扩容操作
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
table = nt;
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
sizeCtl = sc;
}
}
}
else if (c <= sc || n >= MAXIMUM_CAPACITY)
break;
else if (tab == table) {
int rs = resizeStamp(n);
if (sc < 0) {
Node<K,V>[] nt;
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
transferIndex <= 0)
break;
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
transfer(tab, nt);
}
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
transfer(tab, null);
}
}
}===================================put 方法第四阶段=================================
initTable
初始化数组
sizeCtl
-1 代表正在初始化
-N 代表有 N-1 有二个线程正在进行扩容操作，这里不是简单的理解成 n 个线程，sizeCtl 就 是-N,这块后续在讲扩容的时候会说明
0 标识 Node 数组还没有被初始化，
正数代表初始化或者下一次扩容的大小
private final Node<K,V>[] initTable() {
Node<K,V>[] tab; int sc;
while ((tab = table) == null || tab.length == 0) {、
if ((sc = sizeCtl) < 0)
//sizeCTl < 0 即-1 ，其他线程抢占了初始化，直接让出时间片
Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
//通过 cas 操作，将 sizeCtl 替换为-1，标识当前线程抢占到了初始化资格
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) {
try {
if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
//初始化数组，长度为 16，或者初始化在构造 ConcurrentHashMap 的时候传入的长度
int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
@SuppressWarnings("unchecked")
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
//将这个node数组赋值给 table
table = tab = nt;
//计算下次扩容的大小，实际就是当前容量的 0.75倍，这里使用了右移来计算
sc = n - (n >>> 2);
}
} finally {
//设置 sizeCtl 为 sc, 如果默认是 16 的话，那么这个时候sc=16*0.75=12
sizeCtl = sc;
}
break;
}
}
return tab;
}tabAt（）；虽然 table 数组本身是增加了 volatile 属性，但是“volatile 的数组只针对数组的引用具有 volatile 的语义，而不是它的元素”。 所以如果有其他线程对这个数组的元素进行写操作，那 么当前线程来读的时候不一定能读到最新的值。
//U-》sun.misc.Unsafe
static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {
return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
}addCount(1L, binCount); 1L-》x，binCount-》check
通过addCount来增加ConcurrentHashMap中的元素个数， 并且还会可能触发扩容操作
1. 高并发下的扩容（键值对总数 baseCount >= 阈值 sizeCtl 时，进行 rehash）
2. 如何保证 addCount 的数据安全性以及性能（CounterCell [] 数组 分流）
放入第一个元素时binCount=0，x 表示这次需要在表中增加的元素个数，check 参数表示是否需要进行扩容检查，大于等于 0 都需要进行检查
CounterCell [] 数组很关键，是分流的体现
private transient volatile int cellsBusy; // 标识当前 cell 数组是否在初始化或扩容中的
CAS 标志位
/**
* Table of counter cells. When non-null, size is a power of 2.
*/
private transient volatile CounterCell[] counterCells; // counterCells 数组，总数
值的分值分别存在每个 cell 中@ sun.misc.Contended static final class CounterCell
{
volatile long value;
CounterCell(long x)
{
value = x;
}
}
//看到这段代码就能够明白了，CounterCell 数组的每个元素，都存储一个元素个数，而实际我们调用
size 方法就是通过这个循环累加来得到的
//又是一个设计精华，大家可以借鉴； 有了这个前提，再会过去看 addCount 这个方法，就容易理解一些
了
final long sumCount()
{
CounterCell[] as = counterCells;
CounterCell a;
long sum = baseCount;
if(as != null)
{
for(int i = 0; i < as.length; ++i)
{
if((a = as[i]) != null) sum += a.value;
}
}
return sum;
}问：为什么需要if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 || (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null || !(uncontended = U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x)))这三个判断，随机取数组中的元素和修改这个元素有什么意义
private final void addCount(long x, int check) {
CounterCell[] as; long b, s;
/*判断 counterCells 是否为空，
1. 如果为空，就通过 cas 操作尝试修改 baseCount 变量，对这个变量进行原子累加操
作(做这个操作的意义是：如果在没有竞争的情况下，仍然采用 baseCount 来记录元素个数)
2. 如果 cas 失败说明存在竞争，这个时候不能再采用 baseCount 来累加，而是通过CounterCell
来记录
*/
if ((as = counterCells) != null ||
!U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {
CounterCell a; long v; int m;
boolean uncontended = true; //是否冲突标识，默认为没有冲突
/*计数表为空 || 计数表 || 从计数表中随机取出一个数组的位置为空 || 通过 CAS 修
改CounterCell 随机位置的值，如果修改失败说明出现并发情况（Random 在线程并发的时候
会有性能问题以及可能会产生相同的随机数,ThreadLocalRandom.getProbe 可以解决这个
问题，并且性能要比 Random 高）*/
if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||
(a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||
!(uncontended =
U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {
fullAddCount(x, uncontended);
return;
}
)//链表长度小于等于 1，不需要考虑扩容
if (check <= 1)
return;
//统计 ConcurrentHashMap 元素个数
s = sumCount();
}
if (check >= 0) { //如果 binCount>=0，标识需要检查扩容
Node<K,V>[] tab, nt; int n, sc;
//s 标识集合大小，满足以下开始扩容
//集合大小大于或等于扩容阈值（默认值的 0.75） && table 不为空 && table 的长度小于最大容量
while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&
(n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {
//生成一个唯一的扩容戳
int rs = resizeStamp(n);
if (sc < 0) {
//sc<0，也就是 sizeCtl<0，说明已经有别的线程正在扩容了
//这 5 个条件只要有一个条件为 true，说明当前线程不能帮助进行此次的扩容，
直接跳出循环
//sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT!=rs 表示比较高 RESIZE_STAMP_BITS 位
生成戳和 rs 是否相等，相同
//sc=rs+1 表示扩容结束
//sc==rs+MAX_RESIZERS 表示帮助线程线程已经达到最大值了
//nt=nextTable -> 表示扩容已经结束
//transferIndex<=0 表示所有的 transfer 任务都被领取完了，没有剩余的
hash 桶来给自己自己好这个线程来做 transfer
if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||
transferIndex <= 0)
break;
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))
transfer(tab, nt);
}
else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,
(rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))
transfer(tab, null);
s = sumCount();
}
}
}===============================扩容戳 resizeStamp（）================================
/**
* Returns the stamp bits for resizing a table of size n.
* Must be negative when shifted left by RESIZE_STAMP_SHIFT.
*/
static final int resizeStamp(int n) {
return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1));
}Integer.numberOfLeadingZeros 这个方法是返回无符号整数 n 最高位非 0 位前面的 0 的个数。
比如 10 的二进制是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010
那么这个方法返回的值就是 28 根据 resizeStamp 的运算逻辑，我们来推演一下，
假如 n=16，那么 resizeStamp(16)=32796 转化为二进制是 [0000 0000 0000 0000 1000 0000 0001 1100]
接着再来看,当第一个线程尝试进行扩容的时候，会执行下面这段代码 U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)
rs 左移 16 位，相当于原本的二进制低位变成了高位 1000 0000 0001 1100 0000 0000 0000 0000
然后再+2 =1000 0000 0001 1100 0000 0000 0000 0000+10=1000 0000 0001 1100 0000 0000 0000 0010
高 16 位代表扩容的标记、低 16 位代表并行扩容的线程数
好处：
1.先在 CHM 中是支持并发扩容的，也就是说如果当前的数组需要进行扩容操作，可以 由多个线程来共同负责
2.可以保证每次扩容都生成唯一的生成戳，每次新的扩容，都有一个不同的 n，这个生成 戳就是根据 n 来计算出来的一个数字，n 不同，即扩容标记不同，这个数字也不同，
问：➢ 第一个线程尝试扩容的时候，为什么是+2
答：因为 1 表示初始化，2 表示一个线程在执行扩容，而且对 sizeCtl 的操作都是基于位运算的， 所以不会关心它本身的数值是多少，只关心它在二进制上的数值，而 sc + 1 会在 低 16 位上加 1。
===============================扩容戳================================
==============================扩容 transfer（）=========================
/**
* Moves and/or copies the nodes in each bin to new table. See
* above for explanation.
*/
/*
1、fwd:这个类是个标识类，用于指向新表用的，其他线程遇到这个类会主动跳过这个类，因
为这个类要么就是扩容迁移正在进行，要么就是已经完成扩容迁移，也就是这个类要保证线
程安全，再进行操作。
2、advance:这个变量是用于提示代码是否进行推进处理，也就是当前桶处理完，处理下一个
桶的标识
3、finishing:这个变量用于提示扩容是否结束用的
*/
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
int n = tab.length, stride;
/*将 (n>>>3 相当于 n/8) 然后除以 CPU 核心数。如果得到的结果小于 16，那么就使用 16
这里的目的是让每个 CPU 处理的桶一样多，避免出现转移任务不均匀的现象，如果桶较少的话，
默认一个 CPU（一个线程）处理 16 个桶，也就是长度为 16 的时候，扩容的时候只会有一
个线程来扩容*/
if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
//nextTab 未初始化，nextTab 是用来扩容的 node 数组
if (nextTab == null) { // initiating
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
//新建一个 n<<1（原来2倍） 原始 table 大小的 nextTab,也就是 32
Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
nextTab = nt; //赋值给 nextTab
} catch (Throwable ex) { // try to cope with OOME
sizeCtl = Integer.MAX_VALUE; //扩容失败，sizeCtl 使用 int 的最大值
return;
}
nextTable = nextTab; //更新成员变量
transferIndex = n; //更新转移下标，表示转移时的下标
}
int nextn = nextTab.length; //新的 tab 的长度
/* 创建一个 fwd 节点，表示一个正在被迁移的 Node，并且它的 hash 值为-1(MOVED)，也就是
前面我们在讲 putval 方法的时候，会有一个判断 MOVED 的逻辑。它的作用是用来占位，表
示原数组中位置 i 处的节点完成迁移以后，就会在 i 位置设置一个 fwd 来告诉其他线程这
个位置已经处理过了*/
ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
/*首次推进为 true，如果等于 true，说明需要再次推进一个下标（i--），反之，如果是false，
那么就不能推进下标，需要将当前的下标处理完毕才能继续推进*/
boolean advance = true;
//判断是否已经扩容完成，完成就 return，退出循环
boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
/*通过 for 自循环处理每个槽位中的链表元素，默认 advace 为真，通过 CAS 设置
transferIndex 属性值，并初始化 i 和 bound 值，i 指当前处理的槽位序号，bound 指需要处
理的槽位边界，先处理槽位 15 的节点；
*/
for (int i = 0, bound = 0;;) {
/* 这个循环使用 CAS 不断尝试为当前线程分配任务，直到分配成功或任务队列已经被全部分配完
毕， 如果当前线程已经被分配过 bucket 区域， 那么会通过--i 指向下一个待处理 bucket 然
后退出该循环*/
Node<K,V> f; int fh;
while (advance) {
int nextIndex, nextBound;
//--i 表示下一个待处理的 bucket，如果它>=bound,表示当前线程已经分配过bucket 区域
if (--i >= bound || finishing)
advance = false;
//表示所有 bucket 已经被分配完毕
else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
i = -1;
advance = false;
}
//通过 cas 来修改 TRANSFERINDEX,为当前线程分配任务，处理的节点区间为
//(nextBound,nextIndex)->(0,15)
else if (U.compareAndSwapInt
(this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
nextBound = (nextIndex > stride ?
nextIndex - stride : 0))) {
bound = nextBound;
i = nextIndex - 1;
advance = false;
}
}
===================扩容结束以后的退出机制==================================
//i<0 说明已经遍历完旧的数组，也就是当前线程已经处理完所有负责的 bucket
if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
int sc;
if (finishing) { //如果完成了扩容
nextTable = null; //删除成员变量
table = nextTab; //更新 table 数组
sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1); //更新阈值(32*0.75=24)
return;
}
/* sizeCtl 在迁移前会设置为 (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2 ，然后，每增加一
个线程参与迁移就会将 sizeCtl 加 1， 这里使用 CAS 操作对 sizeCtl 的低 16 位进
行减 1，代表做完了属于自己的任务*/
if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
/*第一个扩容的线程，执行 transfer 方法之前，会设置 sizeCtl =(resizeStamp(n)
<< RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)后续帮其扩容的线程，执行 transfer 方法之前，会设
置 sizeCtl = sizeCtl+1 每一个退出 transfer 的方法的线程，退出之前，会设置
sizeCtl = sizeCtl-1 那么最后一个线程退出时：必然有 sc == (resizeStamp(n) <<
RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)，即 (sc - 2) == resizeStamp(n) <<
RESIZE_STAMP_SHIFT 如果 sc - 2 不等于标识符左移 16 位。如果他们相等了，说明
没有线程在帮助他们扩容了。也就是说，扩容结束了。*/
/*每存在一个线程执行完扩容操作，就通过 cas 执行 sc-1。接着判断(sc-2)
!=resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT ; 如果相等，表示当前为整个扩容操作的
最后一个线程，那么意味着整个扩容操作就结束了；如果不想等，说明还得继续这么做的
目的，一方面是防止不同扩容之间出现相同的 sizeCtl，另外一方面，还可以避免
sizeCtl 的 ABA 问题导致的扩容重叠的情况*/
if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
return;
// 如果相等，扩容结束了，更新 finising 变量
finishing = advance = true;
// 再次循环检查一下整张表
i = n; // recheck before commit
}
}
// 如果位置 i 处是空的，没有任何节点，那么放入刚刚初始化的 ForwardingNode ”空节点“
else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
//表示该位置已经完成了迁移，也就是如果线程 A 已经处理过这个节点，那么线程 B 处理这
//个节点时，hash 值一定为 MOVED
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
advance = true; // already processed
else {
synchronized (f) {//对数组该节点位置加锁，开始处理数组该位置的迁移工作
if (tabAt(tab, i) == f) {//再做一次校验
Node<K,V> ln, hn;//ln 表示低位， hn 表示高位;接下来这段代码的作用是把链表拆分成两部分，0 在低位，1 在高位。实际就是 lowNode 和 HighNode，分别保存 hash 值的第 x位为 0 和不等于0 的节点
if (fh >= 0) {
int runBit = fh & n;//通过 fn&n 可以把这个链表中的元素分为两类，A 类是 hash 值的第 X 位为 0，B 类是 hash 值的第 x 位为不等于 0，最终要达到的目的是，A 类的链表保持位置不动，B 类的链表为 14+16(扩容增加的长度)=30
Node<K,V> lastRun = f;
//遍历当前 bucket 的链表，目的是尽量重用 Node 链表尾部的一部分
for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
int b = p.hash & n;
if (b != runBit) {
runBit = b;
lastRun = p;
}
}
if (runBit == 0) {//如果最后更新的 runBit 是 0，设置低位节点
ln = lastRun;
hn = null;
}
else {//否则，设置高位节点
hn = lastRun;
ln = null;
}
//构造高位以及低位的链表
for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
if ((ph & n) == 0)
ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
else
hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
}
setTabAt(nextTab, i, ln);//将低位的链表放在 i 位置也就是不动
setTabAt(nextTab, i + n, hn);//将高位链表放在 i+n 位置
setTabAt(tab, i, fwd);// 把旧 table 的 hash 桶中放置转发节点，
//表明此 hash 桶已经被处理
advance = true;
}
//红黑树的扩容
else if (f instanceof TreeBin) {
TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
int lc = 0, hc = 0;
for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
int h = e.hash;
TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
(h, e.key, e.val, null, null);
if ((h & n) == 0) {
if ((p.prev = loTail) == null)
lo = p;
else
loTail.next = p;
loTail = p;
++lc;
}
else {
if ((p.prev = hiTail) == null)
hi = p;
else
hiTail.next = p;
hiTail = p;
++hc;
}
}
ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
(hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
(lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
setTabAt(nextTab, i, ln);
setTabAt(nextTab, i + n, hn);
setTabAt(tab, i, fwd);
advance = true;
}
}
}
}
}
}图解：假如我们有这样一个队列
第 14 个槽位插入新节点之后，链表元素个数已经达到了 8，且数组长度为 16，优先通过扩容 来缓解链表过长的问题，扩容这块的图解稍后再分析，先分析高低位扩容的原理 假如当前线程正在处理槽位为 14 的节点，它是一个链表结构，在代码中，首先定义两个变量 节点 ln 和 hn，实际就是 lowNode 和 HighNode，分别保存 hash 值的第 x 位为 0 和不等于 0 的节点
通过 fn&n 可以把这个链表中的元素分为两类，A 类是 hash 值的第 X 位为 0，B 类是 hash 值 的第 x 位为不等于 0（至于为什么要这么区分，稍后分析），并且通过 lastRun 记录最后要处 理的节点。最终要达到的目的是，A 类的链表保持位置不动，B 类的链表为 14+16(扩容增加 的长度)=30
我们把 14 槽位的链表单独伶出来，我们用蓝色表示 fn&n=0 的节点，假如链表的分类是这 样
==============================扩容 transfer（）=========================
fullAddCount（）
主要是用来初始化 CounterCell，来记录元素个数，里面包含扩容，初始化等 操作
// See LongAdder version for explanation
private final void fullAddCount(long x, boolean wasUncontended) {
int h;
//获取当前线程的 probe 的值，如果值为 0，则初始化当前线程的 probe 的值,probe 就是随机数
if ((h = ThreadLocalRandom.getProbe()) == 0) {
ThreadLocalRandom.localInit(); // force initialization
h = ThreadLocalRandom.getProbe();
wasUncontended = true; ; // 由于重新生成了 probe，未冲突标志位设置为 true
}
boolean collide = false; // True if last slot nonempty
for (;;) { //自旋
CounterCell[] as; CounterCell a; int n; long v;
//说明 counterCells 已经被初始化过了
if ((as = counterCells) != null && (n = as.length) > 0) {
if ((a = as[(n - 1) & h]) == null) {
if (cellsBusy == 0) { // Try to attach new Cell
CounterCell r = new CounterCell(x); // Optimistic create
if (cellsBusy == 0 &&
U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
boolean created = false;
try { // Recheck under lock
CounterCell[] rs; int m, j;
if ((rs = counterCells) != null &&
(m = rs.length) > 0 &&
rs[j = (m - 1) & h] == null) {
rs[j] = r;
created = true;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
if (created)
break;
continue; // Slot is now non-empty
}
}
collide = false;
}
else if (!wasUncontended) // CAS already known to fail
wasUncontended = true; // Continue after rehash
else if (U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))
break;
else if (counterCells != as || n >= NCPU)
collide = false; // At max size or stale
else if (!collide)
collide = true;
else if (cellsBusy == 0 &&
U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
try {
if (counterCells == as) {// Expand table unless stale
CounterCell[] rs = new CounterCell[n << 1]
for (int i = 0; i < n; ++i)
rs[i] = as[i];
counterCells = rs;
}
} finally {
cellsBusy = 0;
}
collide = false;
continue; // Retry with expanded table
}
h = ThreadLocalRandom.advanceProbe(h);
}
//------------------初始化------------
//cellsBusy=0 表示没有在做初始化，通过 cas 更新 cellsbusy 的值标注当前线程正
//在做初始化操作
else if (cellsBusy == 0 && counterCells == as &&
U.compareAndSwapInt(this, CELLSBUSY, 0, 1)) {
boolean init = false;
try { // Initialize table
if (counterCells == as) {
//初始化CounterCell数量为2
CounterCell[] rs = new CounterCell[2];
//将 x 也就是元素的个数放在指定的数组下标位置，h & 1取h的最右边一位
//&"是"与运算"的意思,1&1=1,其他情况(1 & 0,0 & 1,0 & 0)都=0
//例如h是0011,h & 1得到0001,如果h是0110,h & 1得到0000.
rs[h & 1] = new CounterCell(x);
counterCells = rs; //赋值给 counterCells
init = true; ;//设置初始化完成标识
}
} finally {
cellsBusy = 0; ;//恢复标识
}
if (init)
break;
}
//竞争激烈，其它线程占据 cell 数组，直接累加在 base 变量中
else if (U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, v = baseCount, v + x))
break; // Fall back on using base
}
}
小小总结
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