ConcurrentHashMap源码分析（java8）

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一. 容器初始化

1. 构造方法

在 ConcurrentHashMap 中一共有5个构造方法，都没有对内部的数组做初始化， 只是对一些变量的初始值做了处理，数组初始化是在第一次添加元素时完成

//没有维护任何变量的操作，如果调用该方法，数组长度默认是16
public ConcurrentHashMap() {
   
}

//传递进来一个初始容量，ConcurrentHashMap会基于这个值计算一个比这个值大的2的幂次方数作为初始容量
//注意，调用这个方法，得到的初始容量和我们之前讲的HashMap以及jdk7的ConcurrentHashMap不同，即使你传递的是一个2的幂次方数，该方法计算出来的初始容量依然是比这个值大的2的幂次方数
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {
   
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?
               MAXIMUM_CAPACITY :
               tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));
    this.sizeCtl = cap;
}

//调用另一个构造方法
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
   
    this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}

//计算一个大于或者等于给定的容量值，该值是2的幂次方数作为初始容量
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor, int concurrencyLevel) {
   
    if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (initialCapacity < concurrencyLevel)   // Use at least as many bins
        initialCapacity = concurrencyLevel;   // as estimated threads
    long size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);
    int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?
        MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);
    this.sizeCtl = cap;
}

//基于一个Map集合，构建一个ConcurrentHashMap
//初始容量为16
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
   
    this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;
    putAll(m);
}

注意：以上这些构造方法中，都涉及到一个变量sizeCtl，这个变量是一个非常重要的变量，而且具有非常丰富的含义，它的值不同，对应的含义也不一样，这里我们先对这个变量不同的值的含义做一下说明，后续源码分析过程中，进一步解释

sizeCtl含义解释：

• 为0，代表数组未初始化， 且数组的初始容量为16
• 为正数，如果数组未初始化，那么其记录的是数组的初始容量，如果数组已经初始化，那么其记录的是数组的扩容阈值
• 为-1，表示数组正在进行初始化
• 小于0，并且不是-1，表示数组正在扩容， -(1+n)，表示此时有n个线程正在共同完成数组的扩容操作

二. 安全添加 put 方法

1. 源码解释

public V put(K key, V value) {
   
    return putVal(key, value, false);
}

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
   
    //如果有空值或者空键，直接抛异常
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    //基于key计算hash值，并进行一定的扰动
    int hash = spread(key.hashCode());
    //记录某个桶上元素的个数，如果超过8个，会转成红黑树
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
   
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        //如果数组还未初始化，先对数组进行初始化
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
	    //如果hash计算得到的桶位置没有元素，利用cas将元素添加
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
   
            //cas+自旋（和外侧的for构成自旋循环），保证元素添加安全
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        //如果hash计算得到的桶位置元素的hash值为MOVED，证明正在扩容，那么协助扩容
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        else {
   
            //hash计算的桶位置元素不为空，且当前没有处于扩容操作，进行元素添加
            V oldVal = null;
            //对当前桶进行加锁，保证线程安全，执行元素添加操作
            synchronized (f) {
   
                if (tabAt(tab, i) == f) {
   
                    //普通链表节点
                    if (fh >= 0) {
   
                        binCount = 1;
                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
   
                            K ek;
                            if (e.hash == hash &&
                                ((ek = e.key) == key ||
                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {
   
                                oldVal = e.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                break;
                            }
                            Node<K,V> pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
   
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    //树节点，将元素添加到红黑树中
                    else if (f instanceof TreeBin) {
   
                        Node<K,V> p;
                        binCount = 2;
                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
   
                            oldVal = p.val;