我们在使用hashmap的时候，它不是线程安全的，而且还会出现死循环和数据丢失这些问题；使用hashtable可以保证线程安全，但是呢hashtable的效率是比较低的，hashtable中的方法是直接被synchronized关键字修饰的，一次就只可以一个线程执行，所以说效率是低的，这个时候就有了ConcurrentHashMap，它可以保证线程安全，同时也保证了效率。
ConcurrentHashMap怎么保证线程安全
ConcurrentHashMap是通过分段锁的思想来实现线程安全的
ConcurrentHashMap中有一个segment的数组，这个数组里面是有一个hashEntry数组，其实可以把一个segment看做是一个hashMap，然后它在使用一个segment的时候就对当前的这个segment进行加锁，但是这个segment数组中的锁是互不影响的，也就是说这个segment有多大，那么最多就可以有多少个线程同时进行操作ConcurrentHashMap
Segmegnt这一个对象，然后它继承了ReentrantLock，可重入锁（ReentrantLock)，进行分段加锁
HashEntry源码
static final class HashEntry<K,V> {
final int hash;
final K key;
volatile V value;
volatile HashEntry<K,V> next;
ConcurrentHashMap初始化
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS; //1
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1; //2
}
this.segmentShift = 32 - sshift; //3
this.segmentMask = ssize - 1; //4
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
Segment<K,V> s0 =
new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
(HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);//5
Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize]; //6
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0);
this.segments = ss;
}
整个初始化是通过参数initialCapacity(初始容量)，loadFactor(增长因子)和concurrencyLevel(并发等级)来初始化segmentShift（段偏移量）、segmentMask（段掩码）和segment数组。
注释1: 最大的并发等级不能超过MAX_SEGMENTS 1<<16(也就是1的二进制向左移16位,65535)
注释2: 如果你传入的是15 就是向上取2的4次方倍 也就是16.
注释3和4: segmentShift和segmentMask在定位segment使用，segmentShift = 32 - ssize向左移位的次数，segmentMask = ssize - 1。ssize的最大长度是65536，对应的 segmentShift最大值为16，segmentMask最大值是65535，对应的二进制16位全为1；
注释5和6: 初始化segment
1.初始化每个segment的HashEntry长度；
2.创建segment数组和segment[0]。
put()方法
public V put(K key, V value) {
Segment<K,V> s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null)
s = ensureSegment(j);
return s.put(key, hash, value, false);
}
1.判断值是否为null
2.计算hash值
3.定位segment 如果不存在，则创建
4.调用segment的put方法
再来看看Segment的put方法
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null :
scanAndLockForPut(key, hash, value); //获取锁，保证线程安全
V oldValue;
try {
HashEntry<K,V>[] tab = table; //获取hash表
int index = (tab.length - 1) & hash; //定位
HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index); //获得具体的HashEntity
for (HashEntry<K,V> e = first;;) { //遍历HashEntity链表，如果key存在 在判断传入的onlyIfAbsent的值再决定覆盖旧值
if (e != null) {
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
if (node != null)
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry<K,V>(hash, key, value, first);
int c = count + 1;
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);
else
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}
put()方法的时候是先计算下标的，然后通过下标来定位
index就是segment中的下标，它要先计算出存放在segment数组的哪个位置，然后先判断这个位置中是否存在segment对象，如果存在，然后再计算出segment中hashEntry数组中的位置，index1就是hashEntry数组中的存放下标位置
在插入元素前会先判断Segment里的HashEntry数组是否超过容量（threshold），如果超过阀值，数组进行扩容。值得一提的是，Segment的扩容判断比HashMap更恰当，因为HashMap是在插入元素后判断元素是否已经到达容量的，如果到达了就进行扩容，但是很有可能扩容之后没有新元素插入，这时HashMap就进行了一次无效的扩容。
get()方法
public V get(Object key) {
Segment<K,V> s;
HashEntry<K,V>[] tab;
int h = hash(key);
long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
(tab = s.table) != null) {
for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile
(tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
e != null; e = e.next) {
K k;
if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
return e.value;
}
}
return null;
}
它先根据key计算hash值，然后根据计算出的hash值定位segment 如果segment不为null segment.table也不为null 跳转进里面的循环；就是通过hash值定位segment中对应的HashEntry 遍历HashEntry,如果key存在,返回key对应的value 如果不存在则返回null。
get()方法是不需要加锁的，除非它读到空值的时候才会加重读锁，因为它使用了它的get方法里将要使用的共享变量都定义成volatile，如用于统计当前Segement大小的count字段和用于存储值的HashEntry的value。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），在get操作里只需要读不需要写共享变量count和value，所以可以不用加锁。
size()方法
public int size() {
final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
int size;
boolean overflow;
long sum;
long last = 0L;
int retries = -1;
try {
for (;;) {
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock();
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
sum += seg.modCount;
int c = seg.count;
if (c < 0 || (size += c) < 0)
overflow = true;
}
}
if (sum == last)
break;
last = sum;
}
} finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}
如果我们要统计整个ConcurrentHashMap里元素的大小，就必须统计所有Segment里元素的大小后求和。Segment里的全局变量count是一个volatile变量，那么在多线程场景下，我们是不是直接把所有Segment的count相加就可以得到整个ConcurrentHashMap大小了呢？不是的，虽然相加时可以获取每个Segment的count的最新值，但是拿到之后可能累加前使用的count发生了变化，那么统计结果就不准了。所以最安全的做法，是在统计size的时候把所有Segment的put，remove和clean方法全部锁住，但是这种做法显然非常低效。 因为在累加count操作过程中，之前累加过的count发生变化的几率非常小，所以ConcurrentHashMap的做法是先尝试2次通过不锁住Segment的方式来统计各个Segment大小，如果统计的过程中，容器的count发生了变化，则再采用加锁的方式来统计所有Segment的大小。
注意：
ConcurrentHashMap中的key和value值都不能为null，HashMap中key可以为null，HashTable中key不能为null。
ConcurrentHashMap是线程安全的类并不能保证使用了ConcurrentHashMap的操作都是线程安全的！
ConcurrentHashMap的get操作不需要加锁，put操作需要加锁 put和get都只关心一个segment。
