ConcurrentHashMap 实现原理与使用

一、ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 采用锁分段技术有效提高了并发访问率，首先将数据分成一段一段地存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问；

1. ConcurrentHashMap 的结构

ConcurrentHashMap 由 Segment 数组结构 和 HashEntry 数组结构组成，一个ConcurrentHashMap 里面包含一个 Segment 数组（数组链表结构），一个 Segment 里面包含一个 HashEntry 数组 （链表结构），每个 Segment 守护一个HashEntry 数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的 Segment 锁

2. ConcurrentHashMap 的初始化

通过 initialCapacity 、loadFactor 、concurrentLevel 等几个参数来初始化segment 数组，段偏移量 segmentShift 、段掩码 segmentMask 和每个 segment 里的 HashEntry 数组；

初始化参数	作用	默认值	最大值
initialCapacity	是ConcurrentHsahMap 的初始化参数	16
loadFactor	是每个 segment 的负载因子	0.75
concurrencyLevel	–	16
segmentShift	用于定位参与散列运算	–	16
segmentMask	散列运算的掩码	–	65535

3. 定位Segment

在使用分段锁时，插入和获取元素都必须先通过散列算法来定位到 Segment ，首先使用 Wang/Jenkins hash 的变种算法对元素的 hashcode 进行一次再散列，其目的时减少散列冲突，使元素能够均匀的分布在不同的 Segment 上，从而提高容器的存取率；

4. ConcurrentHashMap 的操作

（1）get 操作

先经过一次再散列，然后使用这个散列值通过散列运算定位到 Segment ，再通过散列算法定位到元素，整个 get 过程不需要加锁，除非读到的值为空猜会加锁重读，所以该操作很高效；

（2）put 操作

该操作首先定位到 Segment 然后再 Segment 里进行插入操作，插入时先判断 Segment 里的 HashEntry 数组是否需要扩容，如果超所阈值，再扩充为原来的两倍，然后定位添加的元素的位置，然后放入 HashEntry 数组里；

（3）size 操作

想要统计ConcuurentHashMap 里元素大小，先尝试 2 次通过不锁住 Segment 的方法来统计各个 Segment 大小，如果统计过程中，容器的 count 发生了变化，则在采用加锁的方式来统计所有 Segment 的大小；