jdk1.7下的ConcurrentHashMapGSY码的博客-

我们在使用hashmap的时候，它不是线程安全的，而且还会出现死循环和数据丢失这些问题；使用hashtable可以保证线程安全，但是呢hashtable的效率是比较低的，hashtable中的方法是直接被synchronized关键字修饰的，一次就只可以一个线程执行，所以说效率是低的，这个时候就有了ConcurrentHashMap，它可以保证线程安全，同时也保证了效率。

ConcurrentHashMap怎么保证线程安全
ConcurrentHashMap是通过分段锁的思想来实现线程安全的
ConcurrentHashMap中有一个segment的数组，这个数组里面是有一个hashEntry数组，其实可以把一个segment看做是一个hashMap，然后它在使用一个segment的时候就对当前的这个segment进行加锁，但是这个segment数组中的锁是互不影响的，也就是说这个segment有多大，那么最多就可以有多少个线程同时进行操作ConcurrentHashMap
Segmegnt这一个对象，然后它继承了ReentrantLock，可重入锁（ReentrantLock)，进行分段加锁
HashEntry源码

static final class HashEntry<K,V> { final int hash; final K key; volatile V value; volatile HashEntry<K,V> next; 

ConcurrentHashMap初始化

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; //1 int sshift = 0; int ssize = 1; while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift;             ssize <<= 1; //2 } this.segmentShift = 32 - sshift; //3 this.segmentMask = ssize - 1; //4 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;         Segment<K,V> s0 = new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor), (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);//5         Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize]; //6         UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); this.segments = ss; } 

整个初始化是通过参数initialCapacity(初始容量)，loadFactor(增长因子)和concurrencyLevel(并发等级)来初始化segmentShift（段偏移量）、segmentMask（段掩码）和segment数组。

注释1: 最大的并发等级不能超过MAX_SEGMENTS 1<<16(也就是1的二进制向左移16位,65535)

注释2: 如果你传入的是15 就是向上取2的4次方倍 也就是16.

注释3和4: segmentShift和segmentMask在定位segment使用，segmentShift = 32 – ssize向左移位的次数，segmentMask = ssize – 1。ssize的最大长度是65536，对应的 segmentShift最大值为16，segmentMask最大值是65535，对应的二进制16位全为1；

注释5和6: 初始化segment

1.初始化每个segment的HashEntry长度；

2.创建segment数组和segment[0]。

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           (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null)       s = ensureSegment(j); return s.put(key, hash, value, false); } 1.判断值是否为null       2.计算hash值       3.定位segment 如果不存在，则创建       4.调用segment的put方法       再来看看Segment的put方法   final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {       HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value); //获取锁，保证线程安全       V oldValue; try {           HashEntry<K,V>[] tab = table; //获取hash表 int index = (tab.length - 1) & hash; //定位           HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index); //获得具体的HashEntity for (HashEntry<K,V> e = first;;) { //遍历HashEntity链表，如果key存在 在判断传入的onlyIfAbsent的值再决定覆盖旧值 if (e != null) {                   K k; if ((k = e.key) == key || (e.hash == hash && key.equals(k))) {                           oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent) {                           e.value = value; ++modCount; } break; }                   e = e.next; } else { if (node != null)                       node.setNext(first); else                       node = new HashEntry<K,V>(hash, key, value, first); int c = count + 1; if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY) rehash(node); else setEntryAt(tab, index, node); ++modCount;                   count = c;                   oldValue = null; break; } } } finally { unlock(); } return oldValue; } 

put()方法的时候是先计算下标的，然后通过下标来定位

index就是segment中的下标，它要先计算出存放在segment数组的哪个位置，然后先判断这个位置中是否存在segment对象，如果存在，然后再计算出segment中hashEntry数组中的位置，index1就是hashEntry数组中的存放下标位置
在插入元素前会先判断Segment里的HashEntry数组是否超过容量（threshold），如果超过阀值，数组进行扩容。值得一提的是，Segment的扩容判断比HashMap更恰当，因为HashMap是在插入元素后判断元素是否已经到达容量的，如果到达了就进行扩容，但是很有可能扩容之后没有新元素插入，这时HashMap就进行了一次无效的扩容。

get()方法

public V get(Object key) {         Segment<K,V> s;          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; } 

它先根据key计算hash值，然后根据计算出的hash值定位segment 如果segment不为null segment.table也不为null 跳转进里面的循环；就是通过hash值定位segment中对应的HashEntry 遍历HashEntry,如果key存在,返回key对应的value 如果不存在则返回null。

get()方法是不需要加锁的，除非它读到空值的时候才会加重读锁，因为它使用了它的get方法里将要使用的共享变量都定义成volatile，如用于统计当前Segement大小的count字段和用于存储值的HashEntry的value。定义成volatile的变量，能够在线程之间保持可见性，能够被多线程同时读，并且保证不会读到过期的值，但是只能被单线程写（有一种情况可以被多线程写，就是写入的值不依赖于原值），在get操作里只需要读不需要写共享变量count和value，所以可以不用加锁。

size()方法

public int size() { final Segment<K,V>[] segments = this.segments; int size; boolean overflow; long sum; long last = 0L; int retries = -1; try { for (;;) { if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) { for (int j = 0; j < segments.length; ++j) ensureSegment(j).lock(); }                 sum = 0L;                 size = 0;                 overflow = false; for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {                     Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j); if (seg != null) {                         sum += seg.modCount; int c = seg.count; if (c < 0 || (size += c) < 0)                             overflow = true; } } if (sum == last) break;                 last = sum; } } finally { if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) { for (int j = 0; j < segments.length; ++j) segmentAt(segments, j).unlock(); } } return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size; } 

如果我们要统计整个ConcurrentHashMap里元素的大小，就必须统计所有Segment里元素的大小后求和。Segment里的全局变量count是一个volatile变量，那么在多线程场景下，我们是不是直接把所有Segment的count相加就可以得到整个ConcurrentHashMap大小了呢？不是的，虽然相加时可以获取每个Segment的count的最新值，但是拿到之后可能累加前使用的count发生了变化，那么统计结果就不准了。所以最安全的做法，是在统计size的时候把所有Segment的put，remove和clean方法全部锁住，但是这种做法显然非常低效。 因为在累加count操作过程中，之前累加过的count发生变化的几率非常小，所以ConcurrentHashMap的做法是先尝试2次通过不锁住Segment的方式来统计各个Segment大小，如果统计的过程中，容器的count发生了变化，则再采用加锁的方式来统计所有Segment的大小。

注意：
ConcurrentHashMap中的key和value值都不能为null，HashMap中key可以为null，HashTable中key不能为null。
ConcurrentHashMap是线程安全的类并不能保证使用了ConcurrentHashMap的操作都是线程安全的！
ConcurrentHashMap的get操作不需要加锁，put操作需要加锁 put和get都只关心一个segment。

参考文章：https://juejin.im/entry/5884f1a7128fe1006c3b6aac