ConCurrentMap的分析和思考 .

由预备知识可以知道hashmap 的存储结构为：

   

（图像来自http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-hash/）

也是说：一个hashmap 内部含有一个Entity 类行的数组，这个数组中的元素都是Entity。实际上我们放入map 中的key 和 value 就对应一个Entity 对象，这个Entity 对象包含一个key、value、hashcode（key 的）和一个Entity 的引用，通过这个引用，Entity 可以形成一个链表。在图中，蓝色矩形方框代表数组，橙色椭圆代表Entity 对象。

注意HashMap 类不是线程安全的。

ConcurrentMap  主要的子类是ConcurrentHashMap。

原理：一个ConcurrentHashMap 由多个segment 组成，每个segment 包含一个Entity 的数组。这里比HashMap 多了一个segment 类。该类继承了ReentrantLock 类，所以本身是一个锁。当多线程对ConcurrentHashMap 操作时，不是完全锁住map， 而是锁住相应的segment 。这样提高了并发效率。

构造函数的分析：

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1. /**
2.      * Creates a new, empty map with a default initial capacity (16),
3.      * load factor (0.75) and concurrencyLevel (16).
4.      */ 
5.     public ConcurrentHashMap() { 
6.         this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL); 
7.     } 

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1. /** 
2.      * Creates a new, empty map with a default initial capacity (16), 
3.      * load factor (0.75) and concurrencyLevel (16). 
4.      */  
5.     public ConcurrentHashMap() {  
6.         this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL);  
7.     }  

/** * Creates a new, empty map with a default initial capacity (16), * load factor (0.75) and concurrencyLevel (16). */ public ConcurrentHashMap() { this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL); }

这是ConcurrentHashMap 的无参构造函数，可以看到默认大小为16，负载因子0.75，并发级别为16.

Put 函数的分析：

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1. /**
2.      * Maps the specified key to the specified value in this table.
3.      * Neither the key nor the value can be null.
4.      *
5.      * <p> The value can be retrieved by calling the <tt>get</tt> method
6.      * with a key that is equal to the original key.
7.      *
8.      * @param key key with which the specified value is to be associated
9.      * @param value value to be associated with the specified key
10.      * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
11.      *         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>
12.      * @throws NullPointerException if the specified key or value is null
13.      */ 
14.     public V put(K key, V value) { 
15.         if (value == null) 
16.             throw new NullPointerException(); 
17.         int hash = hash(key.hashCode()); 
18.         return segmentFor(hash).put(key, hash, value,false); 
19.     } 

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1. /** 
2.      * Maps the specified key to the specified value in this table. 
3.      * Neither the key nor the value can be null. 
4.      * 
5.      * <p> The value can be retrieved by calling the <tt>get</tt> method 
6.      * with a key that is equal to the original key. 
7.      * 
8.      * @param key key with which the specified value is to be associated 
9.      * @param value value to be associated with the specified key 
10.      * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or 
11.      *         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt> 
12.      * @throws NullPointerException if the specified key or value is null 
13.      */  
14.     public V put(K key, V value) {  
15.         if (value == null)  
16.             throw new NullPointerException();  
17.         int hash = hash(key.hashCode());  
18.         return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);  
19.     }  

/** * Maps the specified key to the specified value in this table. * Neither the key nor the value can be null. * * <p> The value can be retrieved by calling the <tt>get</tt> method * with a key that is equal to the original key. * * @param key key with which the specified value is to be associated * @param value value to be associated with the specified key * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or * <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt> * @throws NullPointerException if the specified key or value is null */ 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); }

可以看出通过hash() 函数得到key 的哈希值，在得到相应的segment，在通过segment 存储Entity。

同时为了避免“检测再修改”（有条件线程安全参见[2]）等并发问题，ConcurrentHashMap 提供了putIfAbsent(K key, V value)  方法，当key 不存在时，添加。（key 的存在靠两个条件，一个是key的hashcode方法，另外一个是key 的equal 方法）

优点：由于对对应segment  加锁，而不是锁定整个map，并发性得到了提高。能够直接提高插入、检索以及移除操作的可伸缩性。

缺点：当遍历map 中的元素时，需要获取所有的segment 的锁，使用遍历时慢。锁的增多，占用了系统的资源。使得对整个集合进行操作的一些方法（例如 size() 或 isEmpty() ）的实现更加困难，因为这些方法要求一次获得许多的锁，并且还存在返回不正确的结果的风险