深入分析ConcurrentHashMap

再多线程的情况下，如果使用HashMap,就会导致死循环，导致cpu利用率接近100%，所以如果是并发的情况不要使用HashMap
导致死循环主要是这段代码，当在多线程的情况由于没有同步导致，着段代码在扩容的时候会执行

    do {    Entry<K,V> next = e.next; //假设线程一执行到这里就被调度挂起了，当再次获得执行的时候，    数据结构已经改变了，而线程却不知道    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);    e.next = newTable[i];    newTable[i] = e;    e = next;    } while (e != null);

线程安全的HashTable 容器

HashTable安全是安全，但是代价太大，该容器采用synchronized来保证线程安全，在多线程同时对它进行操作，竞争激烈的情况下效率非常的底下。因为当一个线程访问的时候，其他线程在轮询或阻塞的状态。如线程1使用put进行添加元素，线程2不但不能使用put方法添加元素，并且也不能使用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。

并发集合容器ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 里面的table 是实现 Map.Entry接口的一个数组，在对ConcurrentHashMap,进行put操作的时候，如果里面没有
键值对，则进行添加。

  else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {                 if (casTabAt(tab, i, null,                              new Node<K,V>(hash, key, value, null)))                     break;                   // no lock when adding to empty bin             }

这里的casTabAt，以及tabAt本质使用的是sun.misc.Unsafe这里类里面的方法，该方法是在不加锁的情况下通过CAS实现线程安全
如果里面有存在想通过的key,那么就对其进行更新，在更新的代码块中，使用synchronized 来进行同步

        synchronized (f) {                            if (tabAt(tab, i) == f) {                                if (fh >= 0) {                                    binCount = 1;                                    for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {                                        K ek;                                        if (e.hash == hash &&                                            ((ek = e.key) == key ||                                             (ek != null && key.equals(ek)))) {                                            oldVal = e.val;                                            if (!onlyIfAbsent)                                                e.val = value;                                            break;                                        }                                      .....                                    }                                }                                ....                            }                        }

刚才我们说HashMap 在重新分配空间的时候会导致死循环，那么ConcurrentHashMap是如何解决这个问题的了？结果跟我们上面分析的put
操作如出一辙

     else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)                    advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);                else if ((fh = f.hash) == MOVED)                    advance = true; // already processed                else {                    synchronized (f) {                        ...                    ｝

使用了CAS,synchronized进行同步，这样就保证了线程的安全

说完put,那么get 操作又是如何保证同步的了？

  if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&              (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {              if ((eh = e.hash) == h) {                  if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))                      return e.val;              }              else if (eh < 0)                  return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;              while ((e = e.next) != null) {                  if (e.hash == h &&                      ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))                      return e.val;              }          }

get的实现相对于来说简单了，先经过一次再哈希，然后使用这个哈希值通过哈希运算定位到table,从代码上面看到就是使用一个 tabAt操作而并没有使用synchronized来对代码块进行同步，是因为在存储
value 的时候使用了volatile

        static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {                              final int hash;                              final K key;                              volatile V val;                              ....                            ｝

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）之所以不会读到过期的值，是根据java内存模型的happen before原则，对volatile字段的写入操作先于读操作，即使两个线程同时修改和获取volatile变量，get操作也能拿到最新的值，这是用volatile替换锁的经典应用场景。

参考资料:

1.JDK1.8源代码。

2.《Java并发编程实践》

3.聊聊并发