ConcurrentHashMap 是 HashMap 的線程安全版本，與之前版本的ConcurrentHashMap實現來看，java 8中做了較大調整，本文僅分析java 8的實現，java 8 之前的實現暫不做分析。
簡單介紹
爲了更好的導入本文，首先展示一下ConcurrentHashMap的結構，請看下面的圖片：
和 HashMap 一樣，ConcurrentHashMap 使用了一個 table 來存儲 Node，ConcurrentHashMap 同樣使用記錄的 key 的 hashCode來尋找記錄的存儲 index，而處理哈希衝突的方式與 HashMap 也是類似的，衝突的記錄將被存儲在同一位置上，形成一條鏈表，當鏈表長度大於 8 時，會將鏈表轉化爲紅黑樹。從而將查找的複雜度從 O(N) 降到 O(logN)。
ConcurrentHashMap 怎麼保證線程安全？
我們通過 ConcurrentHashMap 的 put 方法來講解 它怎麼實現線程安全。
put 方法實現步驟：
- 計算記錄的 key 的 hashCode ，然後計算 table 的 index 位置，獲取該 index 的值 x；
- 如果 x 爲 null，說明還沒有記錄，調用 CAS 操作 該新的記錄插入到table的index位置上去；
- 如果 x 不爲 null，通過 synchronized 關鍵字 對 table 的 index 位置加鎖；
- 然後判斷table的index位置上的第一個節點的hashCode值，如果hashCode值小於0，那麼就是一顆紅黑樹，如果不小於0，那麼就還是一條鏈表；
- 如果是一條鏈表，查找鏈表尋找是否有一個記錄的 key 值和本次插入的 key 值相同，相同則將替換掉 value 值；不同的話直接添加到鏈表中；
- 如果是一棵紅黑樹，調用 putTreeVal方法進行插入操作；
- 插入完成，判斷是不是更新操作，不是更新操作的話，size + 1。
注意：
- 第 2 步中，CAS操作 即compare and swap，是非阻塞的原子性操作，由UnSafe類提供。
- 第 3 步中，當前線程只會鎖住table的index位置，其他位置上沒有鎖住，所以此時其他線程可以安全的獲得其他的table位置來進行操作。這也就提高了ConcurrentHashMap的併發度。
- 第 7 步中，table的擴容操作也會在更新size的時候發生，如果在更新size之後發現table中的記錄數量達到了閾值，就需要進行擴容操作。
總結：
Java8 之後，ConcurrentHashMap 底層數據結構跟 HashMap 類似，都是基於 數組+鏈表+紅黑樹實現的，而 ConcurrentHashMap 之所以是線程安全的，是因爲它拋棄了 Hashtable 給整個方法加 synchronized 鎖的理念，而是讓 CAS操作 和 synchronized鎖 結合，在進行修改操作是，只對 table數組 的一項進行加鎖，其他數組項可以繼續被其他線程使用，這就提高了 ConcurrentHashMap 的併發度。
--------------------------------------------- 想看 put方法 的源碼？請往下看 ---------------------------------------------
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();//ConcurrentHashMap不存儲key/value爲null
int hash = spread(key.hashCode());//計算key的hash值
int binCount = 0;//桶中元素的大小，如果大於等於8，則旋轉爲紅黑樹
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;//f :計算出key在 hash中數組桶的鏈表/紅黑樹的根，n:桶的長度，i:key在數組的位置,fh：f的hash值
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();//如果數組爲0或者沒有元素，初始化
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {//f指向數組中的值（鏈表/紅黑樹）
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))//如果f爲 null表示鏈表沒有值，則此次放入的key/value存入鏈表的根 (1)
break; // no lock when adding to empty bin
}
else if ((fh = f.hash) == MOVED)//如果在進行擴容先進行擴容
tab = helpTransfer(tab, f);
else {
V oldVal = null;
synchronized (f) {//此次添加key/value的鏈表有元素，則對鏈表/紅黑樹進行加鎖 這裏是java8和java7的不同之處 java8採用的加鎖桶，而不是一段桶
if (tabAt(tab, i) == f) {//出現hash碰撞（情況1:線程1和線程2同時插入在上面(1) 由於是CAS操作只有一個線程會成功，第二個線程會進入到這一步 情況2:普通的hash碰撞），
if (fh >= 0) {//大於0表示桶是鏈表 TREEBIN = -2 桶是紅黑樹
binCount = 1;
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;//鏈表中的一個元素的key
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {//如何hash和key都和已存在的元素相等則根據onlyIfAbsebt的值，確定是用之前的值還是新值覆蓋
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)//如果onlyIfAbsent爲fasle，新值覆蓋老值
e.val = value;
break;//退出,操作完成
}
Node<K,V> pred = e;//鏈表最末尾的值作爲新值的前一個元素
if ((e = e.next) == null) {//如果已經到了末尾值，則創建新的node存放此次插入的key/value
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
else if (f instanceof TreeBin) {//如果節點爲紅黑樹做紅黑樹的插入
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {//如果不等於0判斷是否需要旋轉爲紅黑樹
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)//如果大於8則旋轉爲紅黑樹
treeifyBin(tab, i);//旋轉爲紅黑樹
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}
明天的你，一定會感謝今天努力的自己！