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1：引言

在java面试中，集合类是核心面试要点。而map又是集合类核心中的核心。对这样的核中核，我们更加需要进行仔细的源码分析，要点分析。本文主要针对ConcurrentHashMap类进行重点解析。分析它主要的方法和相关的面试要点。

2：面试要点

2.1 ConcurrentHashMap默认初始容量是多少？

 A:从下面ConcurrentHashMap类的静态变量可以看出它的初始容量为16.

//初始容积为 16 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;//加载因子 0.75private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;/** * 盛装Node元素的数组 它的大小是2的整数次幂 * Size is always a power of two. Accessed directly by iterators. */  transient volatile Node
   
    [] table;  /* *   hash表初始化或扩容时的一个控制位标识量。  *   负数代表正在进行初始化或扩容操作  *   -1代表正在初始化  *   -N 表示有N-1个线程正在进行扩容操作  *   正数或0代表hash表还没有被初始化，这个数值表示初始化或下一次进行扩容的大小  *    *   **既代表 HashMap 的 threshold** *   又代表 **进行扩容时的进程数***/private transient volatile int sizeCtl;// 以下两个是用来控制扩容的时候 单线程进入的变量  // resize校验码private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;  // resize校验码的位移量。private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS;            /*    * Encodings for Node hash fields. See above for explanation.    */    static final int MOVED     = -1; // hash值是-1，表示这是一个forwardNode节点    static final int TREEBIN   = -2; // hash值是-2  表示这时一个TreeBin节点    static final int RESERVED  = -3; // hash for transient reservations  //在 spread() 方法中 用来对 hashcode 进行 高位hash 减少可能发生的碰撞。  static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // usable bits of normal node hash
   

2.2 ConCurrentHashmap 的key，value是否可以为null。

A：不行 如果key或者value为null会抛出空指针异常 

// key和value都不能为null    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();

2.3 ConCurrentHashmap 每次扩容是原来容量的几倍

A:2倍 在transfer方法里面会创建一个原数组的俩倍的node数组来存放原数据。

if (nextTab == null) {            // 开始初始化        try {            //n << 1 相当于2 * n 也就是2倍的n            @SuppressWarnings("unchecked")            Node
   
    [] nt = (Node
    
     [])new Node
     [n << 1];            nextTab = nt;        } catch (Throwable ex) {      // 防止内存不够,出现OOM            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;            return;        }        //将生产好的2倍node数组,更新到成员变量        nextTable = nextTab;        //更新转移下标, n 就是老桶的长度        transferIndex = n;    }
    
   

2.4 ConCurrentHashmap的数据结构是怎么样的？(后面会具体分析它的put方法)

A:在java1.8中，它是一个数组+链表+红黑树的数据结构。

2.5 存储在ConCurrentHashmap中每个节点是什么样的，有哪些变量。

A:它是实现Map.Entry<K,V>接口。里面存放了hash，key，value，以及next节点。它的value和next节点是用volatile进行修饰，可以保证多线程之间的可见性。

static class Node
   
     implements Map.Entry
    
      {    final int hash;    final K key;    //相比于 HashMap ，加入了 volatile 关键字    volatile V val;    volatile Node
     
       next;    Node(int hash, K key, V val, Node
      
        next) {        this.hash = hash;        this.key = key;        this.val = val;        this.next = next;    }    public final K getKey()       { return key; }    public final V getValue()     { return val; }    public final int hashCode()   { return key.hashCode() ^ val.hashCode(); }    public final String toString(){ return key + "=" + val; }    public final V setValue(V value) {        throw new UnsupportedOperationException();    }
      
     
    
   

2.6 ConCurrentHashmap的put过程是怎样的？

A:

整体流程跟HashMap比较类似，大致是以下几步：

（1）如果桶数组未初始化，则初始化；

（2）如果待插入的元素所在的桶为空，则尝试把此元素直接插入到桶的第一个位置；

（3）如果正在扩容，则当前线程一起加入到扩容的过程中；

（4）如果待插入的元素所在的桶不为空且不在迁移元素，则锁住这个桶（分段锁）；

（5）如果当前桶中元素以链表方式存储，则在链表中寻找该元素或者插入元素；

（6）如果当前桶中元素以红黑树方式存储，则在红黑树中寻找该元素或者插入元素；

（7）如果元素存在，则返回旧值；

（8）如果元素不存在，整个Map的元素个数加1，并检查是否需要扩容；

添加元素操作中使用的锁主要有（自旋锁 + CAS + synchronized + 分段锁）。

public V put(K key, V value) {    return putVal(key, value, false);}final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {    // key和value都不能为null    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();    // 计算hash值    int hash = spread(key.hashCode());    // 要插入的元素所在桶的元素个数    int binCount = 0;    // 死循环，结合CAS使用（如果CAS失败，则会重新取整个桶进行下面的流程）    for (Node
   
    [] tab = table;;) {        Node
    
      f; int n, i, fh;        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)            // 如果桶未初始化或者桶个数为0，则初始化桶            tab = initTable();        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {            // 如果要插入的元素所在的桶还没有元素，则把这个元素插入到这个桶中            if (casTabAt(tab, i, null,                    new Node
     
      (hash, key, value, null)))                // 如果使用CAS插入元素时，发现已经有元素了，则进入下一次循环，重新操作                // 如果使用CAS插入元素成功，则break跳出循环，流程结束                break;                   // no lock when adding to empty bin        }        else if ((fh = f.hash) == MOVED)            // 如果要插入的元素所在的桶的第一个元素的hash是MOVED，则当前线程帮忙一起迁移元素            tab = helpTransfer(tab, f);        else {            // 如果这个桶不为空且不在迁移元素，则锁住这个桶（分段锁）            // 并查找要插入的元素是否在这个桶中            // 存在，则替换值（onlyIfAbsent=false）            // 不存在，则插入到链表结尾或插入树中            V oldVal = null;            synchronized (f) {                // 再次检测第一个元素是否有变化，如果有变化则进入下一次循环，从头来过                if (tabAt(tab, i) == f) {                    // 如果第一个元素的hash值大于等于0（说明不是在迁移，也不是树）                    // 那就是桶中的元素使用的是链表方式存储                    if (fh >= 0) {                        // 桶中元素个数赋值为1                        binCount = 1;                        // 遍历整个桶，每次结束binCount加1                        for (Node
      
        e = f;; ++binCount) {                            K ek;                            if (e.hash == hash &&                                    ((ek = e.key) == key ||                                            (ek != null && key.equals(ek)))) {                                // 如果找到了这个元素，则赋值了新值（onlyIfAbsent=false）                                // 并退出循环                                oldVal = e.val;                                if (!onlyIfAbsent)                                    e.val = value;                                break;                            }                            Node
       
         pred = e;                            if ((e = e.next) == null) {                                // 如果到链表尾部还没有找到元素                                // 就把它插入到链表结尾并退出循环                                pred.next = new Node
        
         (hash, key, value, null); break; } } } else if (f instanceof TreeBin) { // 如果第一个元素是树节点 Node
         
           p; // 桶中元素个数赋值为2 binCount = 2; // 调用红黑树的插入方法插入元素 // 如果成功插入则返回null // 否则返回寻找到的节点 if ((p = ((TreeBin
          
           )f).putTreeVal(hash, key, value)) != null) { // 如果找到了这个元素，则赋值了新值（onlyIfAbsent=false） // 并退出循环 oldVal = p.val; if (!onlyIfAbsent) p.val = value; } } } } // 如果binCount不为0，说明成功插入了元素或者寻找到了元素 if (binCount != 0) { // 如果链表元素个数达到了8，则尝试树化 // 因为上面把元素插入到树中时，binCount只赋值了2，并没有计算整个树中元素的个数 // 所以不会重复树化 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD) treeifyBin(tab, i); // 如果要插入的元素已经存在，则返回旧值 if (oldVal != null) return oldVal; // 退出外层大循环，流程结束 break; } } } // 成功插入元素，元素个数加1（是否要扩容在这个里面） addCount(1L, binCount); // 成功插入元素返回null return null; }
          
         
        
       
      
     
    
   

2.7 java1.8中ConCurrentHashmap节点是尾插还是头插？

A:尾插法,见上述put方法。

2.8 java1.8中，ConCurrentHashmap什么情况下链表才会转换成红黑树进行存储？

A：链表长度大于8.数组长度大于64.从put源码和以下源码可以看出：并非一开始就创建红黑树结构，如果当前Node数组长度小于阈值MIN_TREEIFY_CAPACITY，默认为64，先通过扩大数组容量为原来的两倍以缓解单个链表元素过大的性能问题。

/** * Replaces all linked nodes in bin at given index unless table is * too small, in which case resizes instead. */private final void treeifyBin(Node
   
    [] tab, int index) {    Node
    
      b; int n, sc;    if (tab != null) {        if ((n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)            tryPresize(n << 1);        else if ((b = tabAt(tab, index)) != null && b.hash >= 0) {            synchronized (b) {                if (tabAt(tab, index) == b) {                    TreeNode
     
       hd = null, tl = null;                    for (Node
      
        e = b; e != null; e = e.next) {                        TreeNode
       
         p =                            new TreeNode
        
         (e.hash, e.key, e.val, null, null); if ((p.prev = tl) == null) hd = p; else tl.next = p; tl = p; } setTabAt(tab, index, new TreeBin
         
          (hd)); } } } }}
         
        
       
      
     
    
   

2.9 java1.8中，ConCurrentHashmap的get过程是怎样的？

A:

1、计算 hash 值

• 如果该位置为 null，那么直接返回 null 就可以了
• 如果该位置处的节点刚好就是我们需要的，返回该节点的值即可
• 如果该位置节点的 hash 值小于 0，说明正在扩容，或者是红黑树，后面我们再介绍 find 方法
• 如果以上 3 条都不满足，那就是链表，进行遍历比对即可

• public V get(Object key) {    Node
       
        [] tab; Node
        
          e, p; int n, eh; K ek;    int h = spread(key.hashCode());    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&        (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {        // 判断头结点是否就是我们需要的节点        if ((eh = e.hash) == h) {            if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))                return e.val;        }        // 如果头结点的 hash 小于 0，说明 正在扩容，或者该位置是红黑树        else if (eh < 0)            // 参考 ForwardingNode.find(int h, Object k) 和 TreeBin.find(int h, Object k)            return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;        // 遍历链表        while ((e = e.next) != null) {            if (e.hash == h &&                ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))                return e.val;        }    }    return null;}
        
       

  2.10 java1.8中，ConCurrentHashmap是如何计算它的size大小的？

• A：对于size的计算，在扩容和addCount()方法就已经有处理了，可以注意一下Put函数，里面就有addCount()函数。

• private final void addCount(long x, int check) {    CounterCell[] as; long b, s;    //更新baseCount，table的数量，counterCells表示元素个数的变化    if ((as = counterCells) != null ||        !U.compareAndSwapLong(this, BASECOUNT, b = baseCount, s = b + x)) {        CounterCell a; long v; int m;        boolean uncontended = true;        //如果多个线程都在执行，则CAS失败，执行fullAddCount，全部加入count        if (as == null || (m = as.length - 1) < 0 ||            (a = as[ThreadLocalRandom.getProbe() & m]) == null ||            !(uncontended =              U.compareAndSwapLong(a, CELLVALUE, v = a.value, v + x))) {            fullAddCount(x, uncontended);            return;        }        if (check <= 1)            return;        s = sumCount();    }     //check>=0表示需要进行扩容操作    if (check >= 0) {        Node
       
        [] tab, nt; int n, sc;        while (s >= (long)(sc = sizeCtl) && (tab = table) != null &&               (n = tab.length) < MAXIMUM_CAPACITY) {            int rs = resizeStamp(n);            if (sc < 0) {                if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||                    sc == rs + MAX_RESIZERS || (nt = nextTable) == null ||                    transferIndex <= 0)                    break;                if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1))                    transfer(tab, nt);            }            //当前线程发起库哦哦让操作，nextTable=null            else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc,                                         (rs << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2))                transfer(tab, null);            s = sumCount();        }    }}
       

  public int size() {    long n = sumCount();    return ((n < 0L) ? 0 :            (n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :            (int)n);}final long sumCount() {    CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a; //变化的数量    long sum = baseCount;    if (as != null) {        for (int i = 0; i < as.length; ++i) {            if ((a = as[i]) != null)                sum += a.value;        }    }    return sum;}

   

总结：上述大概就是ConCurrentHashmap的面试基本知识点。其实最难的transfer扩容过程没有进行解析。后续文章会进行详细说明。

参考文章：

转载地址：http://eaeji.baihongyu.com/