Java 中 ConcurrentHashMap 底层源码怎么阅读才能彻底搞懂

落杰同学_6599

落杰同学_6599

2026-10-30

333人浏览

原创

ConcurrentHashMap底层核心是putVal执行路径与volatile字段协同:先hash计算与table初始化(sizeCtl=-1),再分空桶(CAS)、扩容中(ForwardingNode→helpTransfer)、有节点(synchronized头结点)三路处理,辅以treeifyBin树化、transfer分段迁移及baseCount+CounterCell弱一致性计数。

java 中 concurrenthashmap 底层源码怎么阅读才能彻底搞懂

想真正搞懂 ConcurrentHashMap 底层,不能靠零散看几段源码或背几个关键词(比如“CAS+synchronized”“分段锁”),而要带着问题、按执行路径、结合关键字段和状态流转去读。重点不是“它有哪些类”,而是“它怎么协作着把一个 put 操作安全、高效地做完”。下面这几个方向抓准了,读源码就不再晕头转向。

从入口方法开始,盯住 putVal 的完整流程

别一上来就翻 Node 或 TreeBin 类。直接打开 put(K key, V value) 方法,它最终会调用 putVal —— 这是整个并发写入逻辑的主干。你需要顺着它走完这四步:

  • 先算 hash(注意 spread() 方法对高位参与运算的处理,这是为减少哈希碰撞)
  • 检查 table 是否初始化,没初始化就调 initTable();这里会看到 sizeCtl 如何用 -1 标记正在初始化
  • 定位桶位置后,分三种情况处理:桶为空(CAS 插入)、桶为 ForwardingNode(说明正在扩容,当前线程去帮 transfer)、桶有节点(synchronized 锁头节点再遍历)
  • 插入后判断是否需要树化(链表长度 ≥8 且 table.length ≥64),并触发 treeifyBin()

重点关注几个核心 volatile 字段的语义和流转

ConcurrentHashMap 的线程安全性,本质上是靠几个被 volatile 修饰的关键字段来实现可见性和有序性。读源码时务必把它们的含义和变化时机理清楚:

Java Api Extractor
Java Api Extractor

从 Java 项目中提取 Controller 层接口定义为 JSON 数据。

下载
  • table:当前哈希表数组,volatile 保证所有线程看到的是最新引用
  • nextTable:扩容时的新表,仅在 transfer 阶段非 null;它的存在让多线程能协作迁移数据
  • sizeCtl:最易被忽略也最关键的状态控制器。它既是初始化标志(-1)、扩容阈值(正数)、扩容中标识(-N),也是协助扩容线程数的计数器(负数的低16位)
  • baseCount + CounterCell[]:size() 返回估计值的原因就在这儿——并发更新计数不锁整张表,而是分散到多个 cell 上,最后 sum 一下;但这个 sum 不是原子快照,所以是估计值

把扩容(transfer)当作独立模块精读

线上 CPU 飙高、死循环等问题,八成出在扩容逻辑里。transfer 方法近 300 行,但它结构清晰:

  • 每个线程负责迁移 table 中一段连续的 bin(stride 默认 16),避免争抢同一桶
  • 迁移前先用 synchronized 锁住当前 bin 头节点,确保该桶不会被其他线程修改
  • 迁移完成后,将原桶头设为 ForwardingNode(hash = MOVED),后续线程遇到它就会去帮着迁移别的桶
  • 所有 bin 迁完,才把 nextTable 赋给 table,完成切换

对照关键状态节点,理解“运行时结构”如何动态变化

ConcurrentHashMap 不是静态结构,而是一套带状态机的数据组织方式。读源码时随时对照这些节点类型的实际作用:

  • Node:普通链表节点,hash ≥ 0;是大多数数据的载体
  • ForwardingNode:hash = -1,代表该 bin 已迁完或正在迁;它是扩容协作的“路标”
  • TreeBin:红黑树的控制节点(不是 TreeNode),持有 root 和 lock,synchronized 锁的就是它;它内部维护真正的 TreeNode 链
  • ReservationNode:hash = -3,用于特殊保留场景(如 computeIfAbsent 中占位),极少见但得知道它存在

Java免费学习笔记:立即使用
解锁 Java 大师之旅:从入门到精通的终极指南

相关文章

PHP速学视频免费教程(入门到精通)
PHP速学视频免费教程(入门到精通)

PHP怎么学习?PHP怎么入门?PHP在哪学?PHP怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了PHP速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

相关标签:

java

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

11497

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

8602

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

7412

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1224

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

988

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1476

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

3029

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

20271

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1315

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习