ConcurrentHashMap源码解析_02 预热(内部一些小方法分析)

前面一篇文章中介绍了并发HashMap的主要成员属性，内部类和构造函数，下面在正式分析并发HashMap成员方法之前，先分析一些内部类中的字方法函数：

首先来看下ConcurrentHashMap内部类Node中的hash成员属性值的计算方法spread(int h)：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final int hash;// 该属性是通过spread(int h)方法计算得到~final K key;volatile V val;volatile Node<K,V> next;Node(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {this.hash = hash;this.key = key;this.val = val;this.next = next;}...
}

1、spread(int h)方法

/*** 计算Node节点hash值的算法：参数h为hash值* eg: * h二进制为 -->                    1100 0011 1010 0101 0001 1100 0001 1110* (h >>> 16) -->                    0000 0000 0000 0000 1100 0011 1010 0101 * (h ^ (h >>> 16)) -->              1100 0011 1010 0101 1101 1111 1011 1011* 注：(h ^ (h >>> 16)) 目的是让h的高16位也参与寻址计算，使得到的hash值更分散，减少hash冲突产生~* ------------------------------------------------------------------------------* HASH_BITS -->                  0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111* (h ^ (h >>> 16)) -->               1100 0011 1010 0101 1101 1111 1011 1011* (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS --> 0100 0011 1010 0101 1101 1111 1011 1011* 注： (h ^ (h >>> 16))得到的结果再& HASH_BITS，目的是为了让得到的hash值结果始终是一个正数*/
static final int spread(int h) {// 让原来的hash值异或^原来hash值的右移16位，再与&上HASH_BITS(0x7fffffff: 二进制为31个1)return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}

下面介绍tabAt(Node<K,V>[] tab, int i)方法：获取 tab(Node[]) 数组指定下标 i 的Node节点。

2、tabAt方法

/*** 获取 tab(Node[]) 数组指定下标 i 的Node节点* Node<K,V>[] tab：表示Node[]数组* int i：表示数组下标*/
static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {// ((long)i << ASHIFT) + ABASE 的作用：请看下面的分析描述~return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
}

在分析((long)i << ASHIFT) + ABASE时，先复习一下上一篇文章：ConcurrentHashMap源码解析_01 成员属性、内部类、构造方法分析中介绍到的一些属性字段的含义：

// Node数组的class对象
Class<?> ak = Node[].class;// U.arrayBaseOffset(ak)：根据as获取Node[]数组第一个元素的偏移地址ABASE
ABASE = U.arrayBaseOffset(ak);// scale：表示数组中每一个单元所占用的空间大小，即scale表示Node[]数组中每一个单元所占用的空间
int scale = U.arrayIndexScale(ak);// scale必须为2的次幂数// numberOfLeadingZeros(scale) 根据scale，返回当前数值转换为二进制后，从高位到地位开始统计，统计有多少个0连续在一块：eg, 8转换二进制=>1000 则 numberOfLeadingZeros(8)的结果就是28，为什么呢？因为Integer是32位，1000占4位，那么前面就有32-4个0，即连续最长的0的个数为28个
// 4转换二进制=>100 则 numberOfLeadingZeros(8)的结果就是29
// ASHIFT = 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(4) = 2 那么ASHIFT的作用是什么呢？其实它有数组寻址的一个作用：
// 拿到下标为5的Node[]数组元素的偏移地址(存储地址)：假设此时 根据scale计算得到的ASHIFT = 2
// ABASE + (5 << ASHIFT) == ABASE + (5 << 2) == ABASE + 5 * scale(乘法运算效率低)，就得到了下标为5的数组元素的偏移地址
ASHIFT = 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale);

由上面的几个属性字段的复习介绍，不难得出：

((long)i << ASHIFT) + ABASE 就是得到当前Node[] 数组下标为i的节点对象的偏移地址。
然后再通过(Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE) 方法，根据Node[]和目标节点Node的偏移地址两个参数，得到下标为i的Node节点对象。
虽然这样很绕，不如，但是直接根据偏移地址去寻找数组元素效率较高~

3、casTabAt方法

/*** 通过CAS的方式去向Node数组指定位置i设置节点值，设置成功返回true，否则返回false* Node<K,V>[] tab：表示Node[]数组* int i：表示数组下标* Node<K,V> c：期望节点值* Node<K,V> v：要设置的节点值*/
static final <K,V> boolean casTabAt(Node<K,V>[] tab, int i,Node<K,V> c, Node<K,V> v) {// 调用Unsafe的比较并交换去设置Node[]数组指定位置的节点值，参数如下：// tab：Node[]数组// ((long)i << ASHIFT) + ABASE：下标为i数组桶的偏移地址// c：期望节点值// v：要设置的节点值return U.compareAndSwapObject(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, c, v);
}

4、setTabAt方法

/*** 根据数组下标i，设置Node[]数组指定下标位置的节点值：* Node<K,V>[] tab：表示Node[]数组* int i：表示数组下标* Node<K,V> v：要设置的节点值*/
static final <K,V> void setTabAt(Node<K,V>[] tab, int i, Node<K,V> v) {// ((long)i << ASHIFT) + ABASE：下标为i数组桶的偏移地址U.putObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, v);
}

5、resizeStamp方法

/*** table数组扩容时，计算出一个扩容标识戳，当需要并发扩容时，当前线程必须拿到扩容标识戳才能参与扩容：*/
static final int resizeStamp(int n) {// RESIZE_STAMP_BITS：固定值16，与扩容相关，计算扩容时会根据该属性值生成一个扩容标识戳return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1));
}

举例子分析一下：

当我们需要table容量从16 库容到32时：Integer.numberOfLeadingZeros(16) 会得到 27，怎么得来的呢？
- numberOfLeadingZeros(n) 根据传入的n，返回当前数值转换为二进制后，从高位到地位开始统计，统计有多少个0连续在一块：
  - eg：16 转换二进制 => 1 0000 则 numberOfLeadingZeros(16)的结果就是 27，因为Integer是32位，1 0000占5位，那么前面就有(32 - 5)个0，即连续最长的0的个数为27个。
(1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1))：其中RESIZE_STAMP_BITS是一个固定值16，与扩容相关，计算扩容时会根据该属性值生成一个扩容标识戳。
下面就来计算一下：

// 从16扩容到32
16 -> 32
// 用A表示：
numberOfLeadingZeros(16) => 1 0000 => 27 => 0000 0000 0001 1011
// 用B表示：
(1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1)) => (1 << (16 - 1) => 1000 0000 0000 0000 => 32768// A | B
Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1))
-----------------------------------------------------------------
0000 0000 0001 1011  ---> A
1000 0000 0000 0000  ---> B
-------------------  ---> | 按位或
1000 0000 0001 1011  ---> 计算得到扩容标识戳

6、tableSizeFor方法

/*** 根据c,计算得到大于等于c的，最小2的次幂数，该方法在HashMap源码中分析过~* eg：c = 28 ，则计算得到的返回结果为 32* c = 28 ==> n=27 => 0b 11011** 11011 | 01101 => 11111 ---- n |= n >>> 1* 11111 | 00111 => 11111 ---- n |= n >>> 2* ....* => 11111 + 1 = 100000 = 32*/
private static final int tableSizeFor(int c) {int n = c - 1;n |= n >>> 1;n |= n >>> 2;n |= n >>> 4;n |= n >>> 8;n |= n >>> 16;return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

7、构造方法(复习)

复习一下上一篇文章中的并发HashMap的狗构造方法：

// 无惨构造
public ConcurrentHashMap() {}// 指定初始化容量
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException();int cap = ((initialCapacity >= (MAXIMUM_CAPACITY >>> 1)) ?MAXIMUM_CAPACITY :tableSizeFor(initialCapacity + (initialCapacity >>> 1) + 1));/*** sizeCtl > 0* 当目前table未初始化时，sizeCtl表示初始化容量*/this.sizeCtl = cap;
}// 根据一个Map集合来初始化
public ConcurrentHashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {// sizeCtl设置为默认容量值this.sizeCtl = DEFAULT_CAPACITY;putAll(m);
}// 指定初始化容量，和负载因子
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {this(initialCapacity, loadFactor, 1);
}// 指定初始化容量，和负载因子，并发级别
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,float loadFactor, int concurrencyLevel) {if (!(loadFactor > 0.0f) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)throw new IllegalArgumentException();// 当指定的初始化容量initialCapacity小于并发级别concurrencyLevel时if (initialCapacity < concurrencyLevel) // 初始化容量值设置为并发级别的值。// 即，JDK1.8以后并发级别由散列表长度决定initialCapacity = concurrencyLevel; // 根据初始化容量和负载因子，去计算sizelong size = (long)(1.0 + (long)initialCapacity / loadFactor);// 根据size重新计算数组初始化容量int cap = (size >= (long)MAXIMUM_CAPACITY) ?MAXIMUM_CAPACITY : tableSizeFor((int)size);/*** sizeCtl > 0* 当目前table未初始化时，sizeCtl表示初始化容量*/this.sizeCtl = cap;
}

预热结束后，下一篇文章就是并发Map比较重点的地方了，即put()写入操作原理~

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