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[数据结构与算法]jdk1.8中对ConcurrentHashMap的理解(二)

在map中,有个重要的方法,就是put。 多线程环境中,put值的时候,也是最容易出现线程安全的问题。接下来就看看concurrentHashMap中的put方法。
1.put()方法

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }

在这里插入图片描述
2.接下来主要看看putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent)方法

   final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            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
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                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;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            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) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

2.1) 多线程环境下.在进入该方法中,初始化阶段, k和v 不能为null

  if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

2.2)初始化 binCount; binCount 为0 时,node可以直接放着;当为2时,表示当前桶位可能转为红黑树

int binCount = 0;

2.3) 接下来就是for循环的自旋 table 引用map对象的table
在这里,有几个初始化变量

 Node<K,V> f; int n, i, fh;

这几个变量的分别作用和含义表示
f:表示桶位的头结点
n: 表示散列表数组的长度
i: 表示key通过寻址计算后,得到的桶位下标
fn: 表示桶位结点的hash值

在这个for循环里面,有4种逻辑作用:
CASE 1: 该条件成立,表示 当前map的table未初始化
在这里插入图片描述
CASE 2: 表示key使用路由寻址算法得到key对应 table数组的下标位置,tableAt获取指定桶位的头结点,头结点是 null
在这里插入图片描述
CASE 3:头结点一定不是null, 它的成立条件,表示当前桶位的头结点为FWD节点,表示当前节点正在扩容中。
在这里插入图片描述

CASE 4: 当前桶位可能是链表,可能是红黑树
在这里插入图片描述
先通过 synchronized 给该条件的进行加锁。
加锁后,又进行 一次对比。避免其他线程将该桶位的头结点修改掉。
在达到满足条件后,又进行了一次for循环的处理, e是每次循环处理的节点。
1.当循环的节点和当前插入节点的key一致时,发生了冲突, 就会进行替换,并跳出该次循环。
2.当前元素和插入元素key不一致时,就会继续走这段程序。
在这里插入图片描述
如果满足以下条件,表面是进行红黑树转换的操作

在这里插入图片描述

当该次synchronized结束后,会对binCount 不为0的进行一次处理。 将链表的结构转为红黑树。
在这里插入图片描述
最后通过addCount()方法,进行统计当前table一共有多少数据,及判断是否达到扩容阈值标准,触发扩容。 具体的该方法,下次再详细描述。

 /** Implementation for put and putIfAbsent */
    final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        // 初始化阶段,控制k和v 不能为 null
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

        // 通过spread方法,可以让高位也参与进寻址算法
        int hash = spread(key.hashCode());
        // binCount 表示当前k-v 封装成为Node后插入到指定桶位后,再桶位中的所属链表的下标位置
        // 0表示当前桶位为 null , node可以直接放着
        // 2 表示当前桶位已经树化为了红黑树
        int binCount = 0;
        // 自旋  tab 引用map对象的 table
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            // f 表示桶位的头结点
            // n 表示散列表数组的长度
            // i 表示key通过寻址计算后,得到的桶位下标
            // fh 表示桶位结点的hash值
            Node<K,V> f; int n, i, fh;

            // CASE 1: 成立,当前map中的table未初始化...
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            // CASE2: 表示key使用路由寻址算法得到key对应 table数组的下标位置
            // tableAt 获取指定桶位的头结点, f
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                // 进入到 CASE 2代码块,前置条件: 当前table数组的i桶位 一定是 null时
                // 通过使用CAS方式,设置指定i桶位为 new Node<K,V>(hash, key, value, null), 且期望值为null
                //CAS操作成功,返回oK,直接break;  如果失败,表示在当前线程之前已经有其他线程先进入了 向i桶位设置值了。
                // 当前线程只能再次自旋,去走其他逻辑
                if (casTabAt(tab, i, null,
                        new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            //  CASE 3:  前置条件: 头结点一定不是 null
            // 条件成立,表示当前桶位的头结点为 FWD结点,表示目前 map 正处于扩容中
            // 先赋值,再判断
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                // 看到fw结点后,当前节点有义务帮助当前map对象完成迁移数据的工作
                tab = helpTransfer(tab, f);

            // CASE 4: 当前桶位 可能是 链表 也可能是红黑树 代理结点 TreeBin
            else {
                // 当插入 key 存在时,会将旧值赋值给 oldVal,返回给put方法调用处......
                V oldVal = null;
                // 先加锁, 通过使用sync 加锁"头结点",理论上是"头结点"
                synchronized (f) {
                    // 对比了下,是否是加锁的头结点
                    // 为什么又要对比一下,当前桶位的头结点是否为之前获取的头结点?
                    // 为了避免其他线程将该桶位的头结点修改掉,调至从当前线程从sync 加锁就有问题。
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        // 条件成立,说明加锁的对象 是OK的。
                        // 当fh > 0 条件成立,说明当前桶位就是普通链表
                        if (fh >= 0) {
                            // 1.当前插入key 与链表当中所有的元素的key 都不一致时,当前的插入操作时追加到链表的末尾,binCount 表示链表长度
                            // 2.当前插入的key 与链表当中的某个key一时,当前插入操作可能是替换了, binCount表示冲突位置(binCount -1)
                            binCount = 1;

                            // 迭代循环当前桶位链表,e是每次循环处理节点。
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                // 当前循环节点 key
                                K ek;
                                // 条件一: e.hash = hash 成立,表示循环的当前元素hash值与插入节点的hash值一致,需要进一步判断
                                // 条件二: ((ek = e.key) == key ||  (ek != null && key.equals(ek)))
                                // 成立:说明循环的节点和当前插入的节点的key 一致,发生了冲突
                                if (e.hash == hash &&
                                        ((ek = e.key) == key ||
                                                (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    // 将当前循环的元素的值 赋值给 oldVal
                                    oldVal = e.val;
                                    //
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        // 进行替换,跳出循环
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                // 当前元素 与 插入的元素的key 不一致,会走下面的程序
                                // 1. 更新循环 节点 为当前节点的下一个节点
                                // 2. 判断下一个节点是否为null ,如果是 null,说明当前节已经是队尾了,插入数据需要追加到队尾节点的后面
                                // 如果 e.next 不为空,则继续循环走,直到找到最后一个。
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                            value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        //  前置条件: 该桶位一定不是链表了
                        // 如果条件成立,当前桶位是红黑树的代理操作节点
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            // p 表示红黑树中如果与你插入的节点 key 有冲突的话, 则 putTreeVal 方法会返回冲突节点的引用
                            Node<K,V> p;
                            // 强制设置 binCount 为 2, 因为 binCount <= 1时,有其他含义,在addCount要用到。
                            binCount = 2;

                            // 往红黑树中插入一个节点的方法,如果插入成功,返回 null。
                            // 条件一,成立。说明当前插入的节点key 与红黑树的某个节点key一致,冲突了
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                    value)) != null) {

                                // 将冲突的节点 赋值给 oldVal
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                // 说明当前桶位不为null, 可能是红黑树,也可能是链表
                if (binCount != 0) {
                    // 如果binCount >= 8 ,表示处理的桶位一定是链表
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        // 调用转换链表 为红黑树的方法
                        treeifyBin(tab, i);
                     // 说明当前线程插入的数据key ,与原有的k-v发生了冲突,需要将元数据v返回给调用者
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        // 1.统计当前 table 一共有多少数据
        // 2.判断是否达到扩容阈值标准,触发扩容。
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }
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