一、ConcurrentHashMap

jdk1.7源码分析ConcurrentHashMap：（在源码中可以看到自jdk1.5开始引入ConcurrentHashMap）
ConcurrentHashMap是对HashMap线程不安全的优化，使其线程安全且高效。下面对源码的一些内容做以分析：
在这里插入图片描述

1、继承关系

（jdk1.5开始）继承了AbstractMap、实现了ConcurrentMap和序列化接口

public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
        implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable

2、底层数据结构

数组+数组+链表
ConcurrentHashMap源码中包含三个主要的内部类：

Holder
HashEntry
Segment

在Holder类的属性中：有一个Segment类型的数组：segments

final Segment<K,V>[] segments;

在这里插入图片描述
HashEntry实现了ConcurrentHashMap底层的链表结构

Segment类中定义了hashEntry类型的table数组

基于上面的表述：就可以将ConcurrentHashMap的具体结构画出来

3、基本属性和默认值

默认初始容量：作用于hashEntry的table属性

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
默认加载因子：作用于HashEntry

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
默认并发度：作用于Segment数组大小
（并发度：能同时操作集合的线程最大数量）

static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
最大容量：作用于segment中数组的最大容量 table.length < MAXIMUM_CAPACITY

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
每个分段的最小容量：作用于hashEntry类型的table数组

static final int MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2;
分段最大容量（最大并发度）

static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16;
默认自旋次数（超过这个次数直接加锁）

static final int RETRIES_BEFORE_LOCK = 2;

4、构造函数(5个)

指定初始容量16、加载因子0.75和并发度16

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,float loadFactor, int concurrencyLevel)
指定初始容量、加载因子0.75

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
指定初始容量：创建一个带有指定初始容量、默认加载因子 (0.75) 和并发度 (16) 的新的空映射

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity)
无参构造：创建一个带有默认初始容量 (16)、加载因子 (0.75) 和 concurrencyLevel (16) 的新的空映射。

public ConcurrentHashMap()
通过Map转化：构造一个与给定映射具有相同映射关系的新映射

public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

5、扩容

扩容只针对ConcurrentHashMap中的table数组进行扩容。
方法在Segment类中：rehash（），扩容倍数为：2倍扩容

6、常用方法

boolean isEmpty（） //判断集合是否为空
int size（） //返回当前集合的键值对的个数
V get(Object key) //通过当前的key来获取value
boolean containsKey(Object key) //判断当前集合是否包含key
boolean containsValue(Object value) //判断当前集合是否包含value
V put(K key, V value) //添加元素
V remove(Object key) //删除元素
boolean remove(Object key, Object value) //删除元素

7、put（）方法研究

ConcurrentHashMap的put()方法

public V put(K key, V value) { 
        Segment<K,V> s;
        if (value == null)  //key和value不能为null
            throw new NullPointerException();
        int hash = hash(key);  //通过key值进行哈希
        int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
        //找到key对应的segment数组的索引位置，
        if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject          // nonvolatile; recheck
             (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
            s = ensureSegment(j);
            //segment内部的put操作
        return s.put(key, hash, value, false);
    }

↓调用segment类中的put（）方法

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) { 
          //先尝试性加锁，未获取到则进行重试加锁机制，（到达重试的上限，则直接阻塞一直到获取到锁）
            HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null :
                scanAndLockForPut(key, hash, value);  
            V oldValue;
            try { 
                HashEntry<K,V>[] tab = table;
                //hash到数组中对应的位置
                int index = (tab.length - 1) & hash;
                HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);                
                for (HashEntry<K,V> e = first;;) { 
                    if (e != null) { 
                        K k;
                        if ((k = e.key) == key || (e.hash == hash && key.equals(k))) { 
                            oldValue = e.value;
                            //相等情况下，onlyIfAbsent默认false，当key相等时，返回旧的value的值，并将旧value值替换成新的value， 当onlyIfAbsent为true时，直接返回旧的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();  //释放锁
            }
            return oldValue;
        }

二、ConcurrentHashMap和HashMap、HashTable的区别

1、hashtable和concurrentHashMap线程安全保证机制是否一样？

！！！不一样

HashTable保证线程安全的机制：
HashTable中的方法添加有Syncnized关键字，该关键字是一个互斥锁。目的是同一时刻只能有一个线程对资源进行访问。
在HashTable中，对put，get等一般方法添加Syncnized关键字，修饰的是类对象，该对象调用put操作，即为该对象添加了一个互斥锁，同时只能有一个线程访问hashtable，从而保证添加元素不会出现异常
ConcurrentHashMap保证线程安全的机制：
ConcurrentHashMap是将整个集合细分为多个Segment保存在segments[]数组中，Segment继承了ReentrantLock锁，就拥有了它的锁机制，就表示只有在同一个Segment内的线程在属于竞争关系，而在不同的Segment之间的线程，不会存在竞争关系。
Segment内部有一个HashEntry类型的table数组，数组中hash到同一个位置的元素会通过链表将数据加在链表后，table[]数组用volatile关键字修饰，可以保证在table数组中同一时刻只能有一个线程访问数组，

2、HashMap和HashTable和concurrentHashMap异同点？

相同点：
1.底层数据结构相同，都为数组+链表（ ConcurrentHashMap为数组+数组+链表）
2.key都不能重复
3.插入元素不能保证有序
4.都是通过key进行哈希

不同点：
1.安全性问题
HashMap是非线程安全的集合，若想让其在多线程下具有安全性：使用集合工具类collection.SyncnizedMap;
HashTable中的方法都有Synchronized修饰，多线程访问时线程安全；
ConcurrentHashMap中通过分段锁机制保证线程安全
2.继承关系：
hashMap和ConcurrentHashMap继承AbstractMap
hashTable继承Dictionary
3.扩容方式：
HashMap和 ConcurrentHashMap为2倍（2table.length）
HashTable为2的倍数+1 [（2table.length）+1]
4.null值：
HashTable的键值不能为null
hashMap键值可以为null
ConcurrentHashMap键可以为null，值不能为null。
5.默认值：
hashTable数组默认大小11
hashMap数组默认大小16
ConcurrentHashMap数组默认大小16
6.hash算法不同:
7.效率不同：
hashMap在单线程下效率高
hashTable和ConcurrentHashMap在多线程下效率高（ConcurrentHashMap更高）