Java 并发集合ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是JDK1.5并发包中提供的线程安全的HashMap的实现，其包结构关系如下：
public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable {}public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {}public interface ConcurrentMap<K, V> extends Map<K, V> {}?ConcurrentHashMap实现并发是通过“锁分离”技术来实现的，也就是将锁拆分，不同的元素拥有不同的锁，ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，其中每一个片段是一个类似于HashMap的结构，它有一个HashEntry的数组，数组的每一项又是一个链表，通过HashEntry的next引用串联起来，它们有自己的锁。
final Segment<K,V>[] segments;
?Segment继承自ReentrantLock，在创建Segment对象时，其所做的动作就是创建一个指定大小为cap的HashEntry对象数组，并基于数组的大小及loadFactor计算threshold的值：threshold = (int)(newTable.length * loadFactor);
Segment(int initialCapacity, float lf) { loadFactor = lf; setTable(HashEntry.<K,V>newArray(initialCapacity)); } void setTable(HashEntry<K,V>[] newTable) { threshold = (int)(newTable.length * loadFactor); table = newTable; }?
构造函数
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel)创建一个带有指定初始容量、加载因子和并发级别的新的空映射。 参数：initialCapacity - 初始容量。该实现执行内部大小调整，以容纳这些元素。loadFactor - 加载因子阈值，用来控制重新调整大小。在每 bin 中的平均元素数大于此阈值时，可能要重新调整大小。concurrencyLevel - 当前更新线程的估计数。该实现将执行内部大小调整，以尽量容纳这些线程。 抛出： IllegalArgumentException - 如果初始容量为负，或者加载因子或 concurrencyLevel 为非正。 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; // Find power-of-two sizes best matching arguments int sshift = 0; int ssize = 1; while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift; ssize <<= 1; } segmentShift = 32 - sshift; segmentMask = ssize - 1; this.segments = Segment.newArray(ssize); if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; int c = initialCapacity / ssize; if (c * ssize < initialCapacity) ++c; int cap = 1; while (cap < c) cap <<= 1; for (int i = 0; i < this.segments.length; ++i) this.segments[i] = new Segment<K,V>(cap, loadFactor); }?基于如下方法计算ssize的大小：
int sshift = 0; int ssize = 1; while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift; ssize <<= 1; }?默认情况下构造函数的三个值分别为16、0.75f、16。在concurrencyLevel为16的情况下，计算出的ssize值为16，并使用该值作为参数传入Senment的newArray方法创建一个大小为16的Segment对象数组，也就是默认情况下ConcurrentHashMap是用了16个类似HashMap 的结构。
采用下面方法计算cap变量的值：
int c = initialCapacity / ssize; if (c * ssize < initialCapacity) ++c; int cap = 1; while (cap < c) cap <<= 1;
?算出的cap为1。
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?put(Object key,Object value)方法
?ConcurrentHashMap的put方法并没有加synchronized来保证线程同步，而是在Segment中实现同步，如下：
?
public V put(K key, V value) { if (value == null) throw new NullPointerException(); int hash = hash(key.hashCode()); return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false); }//下面为Segment的put方法V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) { lock(); try { int c = count; if (c++ > threshold) // ensure capacity rehash(); HashEntry<K,V>[] tab = table; int index = hash & (tab.length - 1); HashEntry<K,V> first = tab[index]; HashEntry<K,V> e = first; while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key))) e = e.next; V oldValue; if (e != null) { oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent) e.value = value; } else { oldValue = null; ++modCount; tab[index] = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value); count = c; // write-volatile } return oldValue; } finally { unlock(); } }?ConcurrentHashMap不能保存value为null值，否则抛出NullPointerException，key也不能为空：?
?
int hash = hash(key.hashCode());在HashMap中，null可以作为key也可以为value。和HashMap一样，首先对key.hashCode()进行hash操作，得到key的hash值，然后再根据hash值得到其对应数组的Segment对象，接着调用Segment对象的put方法来完成操作。当调用Segment对象的put方法时，先进行lock操作，接着判断当前存储的对象个数加1后是否大于threshold，如大于则将当前的HashEntry对象数组大小扩大两倍，并将之前存储的对象重新hash转移到新的对象数组中。接下去的动作和HashMap基本一样，通过对hash值和对象数组大小减1进行按位与操作后，找到当前key要存放的数组的位置，接着寻找对应位置上的HashEntry对象链表是否有key、hash值和当前key相同的，如果有则覆盖其value，如果没有则创建一个新的HashEntry对象，赋值给对应位置的数组对象，构成链表。从上面可以看出ConcurrentHashMap基于concurrencyLevel划分出多个Segment来存储对象，从则避免每次put操作都锁住得锁住整个数组。在默认的情况下可以充许16个线程并发无阻塞的操作集合对象。remove(Object key)方法：
public V remove(Object key) {int hash = hash(key.hashCode()); return segmentFor(hash).remove(key, hash, null); }?首先对key进行hash求值，再根据hash值找到对应的Segment对象，调用其remove方法完成删除操作。remove方法跟put方法一样，也是在Segment对象中的方法才加锁。get(Object key)方法：?跟put和remove方法一样，首先对key进行hash，再根据该hash值找到对应的Segment对象，然后调用该Segment对象的get方法完成操作。 public V get(Object key) { int hash = hash(key.hashCode()); return segmentFor(hash).get(key, hash); }Segment的get方法先判断当前HashEntry对象数组的长度是否为0，如果为0则直接返回null。然后用hash值和对象数组长度减1按位与操作得到该位置上的HashEntry对象，然后再遍历该HashEntry对象，如果value不为空，则直接返回value，如果为null，则调用readValueUnderLock()方法取得value并返回，下面方法为Segment的get方法： V get(Object key, int hash) { if (count != 0) { // read-volatile HashEntry<K,V> e = getFirst(hash); while (e != null) { if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) { V v = e.value; if (v != null) return v; return readValueUnderLock(e); // recheck } e = e.next; } } return null; } V readValueUnderLock(HashEntry<K,V> e) { lock(); try { return e.value; } finally { unlock(); } }?从上面可以看出，ConcurrentHashMap的get方法仅在找到value为null时才加锁，其它情况下都不加锁。get方法首先通过hash值和HashEntry对象数组大小减1按位与来获取对应位置的HashEntry，在这个步骤中可能因为数组大小的改变而导致获取HashEntry数组对象位置出错，ConcurrentHashMap通过把HashEntry数组对象定义为volatile类型来保证线程同步。 transient volatile HashEntry<K,V>[] table; HashEntry<K,V> getFirst(int hash) { HashEntry<K,V>[] tab = table; return tab[hash & (tab.length - 1)]; }在获取到HashEntry对象后，怎么保证它及其next属性构成的链表上的对象不会改变呢？ConcurrentHashMap中是把HashEntry对象中的hash、key、以及next属性都是final的，也意味着没办法插入一个HashEntry对象到HashEntry基于next属性构成的链表中间或末尾（与HashMap一样，新插入的对象也是插入到HashEntry的表头）。?和HashMap性能比较在单线程情况下，ConcurrentHashMap比HashMap性能稍微差一点，在多线程情况下，随着线程数量的增加，ConcurrentHashMap性能明显比HashMap提升，特别是查找性能，而且随着线程数量的增加，ConcurrentHashMap性能并没有出现下降的情况，所以在并发的场景中，使用ConcurrentHashMap比使用HashMap是更好的选择。?