ConcurrentHashMap 中 put方法怎么保证线程安全(jdk1.8 源码分析)

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1.前言

这部分主要讲解 put 方法中涉及到的一些定义

1.1 ForwardingNode

ForwardingNode 是一种临时节点类,在 ConcurrentHashMap 扩容中才会出现,它的hash值固定为-1,并且它不存储实际的数据数据。如果旧数组的一个hash桶中全部的节点都迁移到新数组中,旧数组就在这个hash桶中放置一个ForwardingNode。它的nextTable 用来指向新数组的位置 。 读操作或者迭代读时碰到ForwardingNode时,将操作转发到扩容后的新的table数组上去执行,写操作碰见它时,则尝试帮助扩容。

/**
 * A node inserted at head of bins during transfer operations.
 */
static final class ForwardingNode<K,V> extends Node<K,V> {
    final Node<K,V>[] nextTable;
    ForwardingNode(Node<K,V>[] tab) {
        super(MOVED, null, null, null);
        this.nextTable = tab;
    }

    Node<K,V> find(int h, Object k) {
        // loop to avoid arbitrarily deep recursion on forwarding nodes
        outer: for (Node<K,V>[] tab = nextTable;;) {
            Node<K,V> e; int n;
            if (k == null || tab == null || (n = tab.length) == 0 ||
                (e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) == null)
                return null;
            for (;;) {
                int eh; K ek;
                if ((eh = e.hash) == h &&
                    ((ek = e.key) == k || (ek != null && k.equals(ek))))
                    return e;
                if (eh < 0) {
                    if (e instanceof ForwardingNode) {
                        tab = ((ForwardingNode<K,V>)e).nextTable;
                        continue outer;
                    }
                    else
                        return e.find(h, k);
                }
                if ((e = e.next) == null)
                    return null;
            }
        }
    }
}

1.2 部分属性详解

/*
 * Encodings for Node hash fields. See above for explanation.
 */
// 表示当前对象是一个 ForwardingNode
static final int MOVED     = -1; // hash for forwarding nodes
// 表示当前位置是一个 红黑树的root节点
static final int TREEBIN   = -2; // hash for roots of trees
// ReservationNode的hash值
static final int RESERVED  = -3; // hash for transient reservations
static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // usable bits of normal node hash

2. put 方法源码分析

public V put(K key, V value) {
    // 这里调用的也是 putval 方法,与hashMap 不同的是它只有三个参数
    return putVal(key, value, false);
}


/** Implementation for put and putIfAbsent */
// key : 插入的key
// value : 插入的value
// onlyIfAbsent: 如果为true则存在旧值时不会覆盖
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    // 这里不允许 key 和 value 为null.
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    // 计算最终的hash值,详解见下
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    // 循环tab ,无退出条件只能内部退出
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        // 这里判断当 tab == null 或当 tab的长度为0 时
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            // 调用 initTable()方法,详解见 2.1,而hashmap 在这里调用的是resize()方法
            tab = initTable();
            
        /**
        * tabAt(): 底层调用的是 : (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
        * getObjectVolatile:从内存中获取该对象的最新值(保证了可见性)
        * 获取 当前插入元素应该放在数组的索引记为i, 获取数据索引为i的地方有没有元素
        */
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            
            /**
            * 这里是数组在该索引下 元素为null,就会调用 casTabAt 原子性的尝试插入,
            * 当没有别的线程使用这部分的资源就是,修改成功,否则失败
            * 这样做也就达到了分段锁的效果
            * casTabAt: 底层调用的也是 compareAndSwapObject,原理同 2.2 compareAndSwapInt 
            */
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                // 插入成功,跳出循环
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        
        // 走到这里说明 数组在该索引下的元素不为null,记为f,
        // 当满足这个条件时,说明当前table 正在扩容
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            // 如果正在扩容 则帮助它扩容,详解见 2.3
            tab = helpTransfer(tab, f);
        else {
            V oldVal = null;
            // 这里 f已经获取了 tab在索引为 (n - 1) & hash(记为i,这也是当前元素要插入的索引) 位置的元素
            // 给 f 加把锁
            synchronized (f) {
                // 再次判断 tab 在索引为 i 的位置上 元素与 f 相等,防止加锁过程前其他线程修改过f的值
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    // fh >= 0 ,表示 f是一个链表结构
                    if (fh >= 0) {
                        // binCount : 记录f中的 元素个数
                        binCount = 1;
                        // 遍历 f,寻找插入位置
                        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;
                                // 进入到这里说明 e的key 和要插入的可以 是相同的,根据 onlyIfAbsent 决定要不要对旧值进行覆盖
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                // 跳出循环    
                                break;
                            }
                            Node<K,V> pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
                            // 走到这里说明,f中没有元素key 和当前插入元素的key 相同,所以直接使,f的尾节点的next 指向当前插入的元素即可
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                // 跳出循环                          
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    // 这里是当f 是一个红黑树结构时
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        Node<K,V> p;
                        binCount = 2;
                        // putTreeVal:若插入成功返回null,否则返回和当前被插入元素的key相同的元素
                        // 这里它的原理和hashMap中的原理类似,我贴下HashMap的链接 https://juejin.cn/post/7041109276881846280/
                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
                            oldVal = p.val;
                            // 进入到这里说明 e的key 和要插入的可以 是相同的,根据 onlyIfAbsent 决定要不要对旧值进行覆盖
                            if (!onlyIfAbsent)
                                p.val = value;
                        }
                    }
                }
            }
            if (binCount != 0) {
                // 判断当 binCount >= 8时,会把当前链表结构转成红黑树
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    treeifyBin(tab, i);
                if (oldVal != null)
                    // 当 oldVal != null,说明元素数量未发生改变 直接返回,此时已插入完成
                    return oldVal;
                // 新插入的元素,元素数量发生改变 退出循环    
                break;
            }
        }
    }
    // 走到这里说明元素数量发生改变,调用 addCount,使其binCount+1,并检查其是否需要扩容
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}


static final int HASH_BITS = 0x7fffffff; // usable bits of normal node hash 

static final int spread(int h) {
    // h 与 h左移16位先进行异或运算,然后在于HASH_BITS进行与运算,得出最终hash值
    return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}

2.1 initTable() 方法详解

主要作用: 初始化当前 ConcurrentHashMap 中的 table

/**
 * Initializes table, using the size recorded in sizeCtl.
 */
private final Node<K,V>[] initTable() {
    Node<K,V>[] tab; int sc;
    while ((tab = table) == null || tab.length == 0) { //当 table ==null时,或table的长度为0时,进行初始化操作。
        if ((sc = sizeCtl) < 0) // 当sc=-1, 表示当前table 正在初始化中,当 sc=-n/2时,表示table正在扩容
            // 这里表示已经有线程在进行初始化了,让当前线程让步等待
            // 这个方法表示,让当前线程退出cpu的时间片,使其运行态变为就绪态,重新竞争cpu
            Thread.yield(); // lost initialization race; just spin
        else if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)) { // 通过cas方法,判断当前线程是否需要创建。 compareAndSwapInt:详解见2.2。
            try {
                // 当table == null 或 table的长度为0时,进行初始化
                if ((tab = table) == null || tab.length == 0) {
                    // 如果有指定sizeCtl的值就借用,否则用 DEFAULT_CAPACITY:16
                    int n = (sc > 0) ? sc : DEFAULT_CAPACITY;
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    // 创建一个长度为 n Node<K,V>数组
                    Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n];
                    // 把它赋给table
                    table = tab = nt;
                    // 设置一下sc的值
                    sc = n - (n >>> 2);
                }
            } finally {
                // 把sc 赋给 sizeCtl
                sizeCtl = sc;
            }
            break;
        }
    }
    // 返回,创建完成
    return tab;
}

2.2 compareAndSwapInt

主要作用:原子性比较并交换,基于CAS思想的 native 方法

// sun.misc.Unsafe#compareAndSwapInt 
// 读取传入对象 var1 在内存中偏移量为 var2 位置的值与期望值 var4 作比较。
// 相等就把 var5 值赋值给 var2 位置的值。方法返回true。
// 不相等,就取消赋值,方法返回false。 用于保证并发修改的安全性
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

2.3 helpTransfer 源码分析 参考:blog.csdn.net/lxsxkf/arti…

主要作用:判断当前线程是否需要协助扩容,如果需要进行扩容操作,否则直接返回

/**
 * Helps transfer if a resize is in progress.
 */
final Node<K,V>[] helpTransfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V> f) {
    Node<K,V>[] nextTab; int sc;
    // 当table 不为null 且 f是 ForwardingNode 类型时 且 f.nextTable 不为null
    // 这里用 nextTab 保存新table的引用
    if (tab != null && (f instanceof ForwardingNode) &&
        (nextTab = ((ForwardingNode<K,V>)f).nextTable) != null) {
        // 主要是通过这个方法生成一个扩容戳 ,详解见 2.4  
        int rs = resizeStamp(tab.length);
        
        //条件一:nextTab == nextTable
        //成立:表示当前扩容正在进行中
        //不成立:1.nextTable被设置为Null 了,扩容完毕后,会被设为Null
        //       2.第一次扩容完成后,再次触发扩容了...咱们拿到的nextTab 也已经过期了...
        //条件二:table == tab
        //成立:说明 扩容正在进行中,还未完成
        //不成立:说明扩容已经结束了,扩容结束之后,最后退出的线程 会设置 nextTable 为 table

        //条件三:(sc = sizeCtl) < 0
        //成立:说明扩容正在进行中
        //不成立:说明sizeCtl当前是一个大于0的数,此时代表下次扩容的阈值,当前扩容已经结束。
        while (nextTab == nextTable && table == tab &&
               (sc = sizeCtl) < 0) {
               
            //条件一:(sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs
            //      true->说明当前线程获取到的扩容唯一标识戳 非 本批次扩容
            //      false->说明当前线程获取到的扩容唯一标识戳 是 本批次扩容
            //条件二: JDK1.8 中有bug jira已经提出来了 其实想表达的是 =  sc == (rs << 16 ) + 1
            //        true-> 表示扩容完毕,当前线程不需要再参与进来了
            //        false->扩容还在进行中,当前线程可以参与
            //条件三:JDK1.8 中有bug jira已经提出来了 其实想表达的是 = sc == (rs<<16) + MAX_RESIZERS
            //条件四:transferIndex <= 0
            //      true->说明map对象全局范围内的任务已经分配完了,当前线程进去也没活干..
            //      false->还有任务可以分配。
            if ((sc >>> RESIZE_STAMP_SHIFT) != rs || sc == rs + 1 ||
                sc == rs + MAX_RESIZERS || transferIndex <= 0)
                // 有一个条件成立即说明,当前线程无需参与本次扩容。
                break;
            // 通过cas 原子性判断,当条件满足时 进入扩容操作
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, sc + 1)) {
                // 扩容操作,详解见 2.5
                transfer(tab, nextTab);
                // 扩容后跳出循环
                break;
            }
        }
        // 返回扩容后的 nextTab
        return nextTab;
    }
    // 无需扩容 直接返回 table
    return table;
}

2.4 resizeStamp 源码分析

主要作用:ConcurrentHashMap 在扩容过程中生成一个唯一的扩容戳。

/**
 * Returns the stamp bits for resizing a table of size n.
 * Must be negative when shifted left by RESIZE_STAMP_SHIFT.
 */
static final int resizeStamp(int n) {
    // RESIZE_STAMP_BITS : 16 
    // 通过n的前导0的个数 与 (15 左移1位)后进行或运算 返回结果。
    return Integer.numberOfLeadingZeros(n) | (1 << (RESIZE_STAMP_BITS - 1));
}

// 求i的前导0的个数
public static int numberOfLeadingZeros(int i) {
    // HD, Figure 5-6
    if (i == 0)
        return 32;
    int n = 1;
    if (i >>> 16 == 0) { n += 16; i <<= 16; }
    if (i >>> 24 == 0) { n +=  8; i <<=  8; }
    if (i >>> 28 == 0) { n +=  4; i <<=  4; }
    if (i >>> 30 == 0) { n +=  2; i <<=  2; }
    n -= i >>> 31;
    return n;
}

2.5 transfer 源码分析

主要作用:ConcurrentHashMap 中用来扩容的方法,原理和hashMap 扩容的原理类似,但该方法支持并发操作,所以实现略微复杂。

/**
 * Moves and/or copies the nodes in each bin to new table. See
 * above for explanation.
 * tab: 扩容前的数组
 * nextTab: 扩容后的数组
 * 这里主要是进行数据转移
 */
private final void transfer(Node<K,V>[] tab, Node<K,V>[] nextTab) {
    // 获取扩容前的数组长度 记为 n; stride : 每个cpu所需要处理的桶个数
    int n = tab.length, stride;
    
    //将 (n>>>3相当于 n/8) 然后除以 CPU核心数。如果得到的结果小于 16,那么就使用 16
    // 这里的目的是让每个 CPU 处理的桶一样多,避免出现转移任务不均匀的现象,如果桶较少的话,默认一个 CPU(一个线程)处理 16 个桶,也就是长度为16的时候,扩容的时候只会有一个线程来扩容
    /** Number of CPUS, to place bounds on some sizings 
    static final int NCPU = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    */
    if ((stride = (NCPU > 1) ? (n >>> 3) / NCPU : n) < MIN_TRANSFER_STRIDE)
        stride = MIN_TRANSFER_STRIDE; // subdivide range
    // 当nextTab 为null时 ,则先进行初始化
    if (nextTab == null) {            // initiating
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            // 这里初始化后的容量是原先的两倍
            Node<K,V>[] nt = (Node<K,V>[])new Node<?,?>[n << 1];
            // 把初始化后的数组 赋给 nextTab
            nextTab = nt;
        } catch (Throwable ex) {      // try to cope with OOME
            // 这里抛异常可能是因为 n << 1 > Integer.MAX_VALUE,会被解析成一个负数,导致初始化异常
            // 所以 直接把Integer.MAX_VALUE 赋给 sizeCtl
            sizeCtl = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }
        // 更新一下它的成员变量
        nextTable = nextTab;
        // 转移的索引下标,也更新一下成员变量
        transferIndex = n;
    }
    // 记录更新后的数组长度
    int nextn = nextTab.length;
    // 因为在扩容,所以创建一个 ForwardingNode 实例,使其nextTable 指向 扩容后的数组,并且它的hash值为-1
    // 这也是前面我们讲put 方法中提过的,别的线程,可以根据它找到扩容后数组的原因
    // 这里也相当于一个占位,表示这个索引对应的地方已经有线程在更新了。
    ForwardingNode<K,V> fwd = new ForwardingNode<K,V>(nextTab);
    
    // 标识符 首次推进为 true,如果等于 true,说明需要再次推进一个下标(i--),反之,如果是 false,那么就不能推进下标,需要将当前的下标处理完毕才能继续推进
    boolean advance = true;
    
    // 标识符,标识是否已完成
    boolean finishing = false; // to ensure sweep before committing nextTab
    
    // 通过for自循环处理每个槽位中的链表元素,默认advace为真,通过CAS设置transferIndex属性值,
    // 并初始化i和bound值,i指当前处理的槽位序号,bound指需要处理的槽位边界,先处理槽位15的节点;
    for (int i = 0, bound = 0;;) {
        Node<K,V> f; int fh;
        
        // 因为前面默认是true ,首次进入while 循环会跳到第一个 else if 给 nextIndex 赋值
        // 在前面已经完成对 transferIndex 的赋值,即扩容前数组的长度 n
        while (advance) {
            int nextIndex, nextBound;
            // 首次进入 i=0 , finishing =false,继续向下执行
            if (--i >= bound || finishing)
                advance = false;
                
            //  给 nextIndex 赋值 赋值后仍不满足条件,继续向下执行    
            else if ((nextIndex = transferIndex) <= 0) {
                i = -1;
                advance = false;
            }
            // 通过cas 比较交换算法,详解见 2.2 
            // 这里就是读取 this对象 在内存中偏移量为 TRANSFERINDEX 的值 是不是nextIndex,如果是就把修改后的 nextBound 的值,设置给它
            // TRANSFERINDEX = U.objectFieldOffset(k.getDeclaredField("transferIndex")); 它在静态代码块中 就是获取 对象K的 transferIndex 属性的偏移量 ,这里保证的是再次过程中没有别的线程修改过这地方的值。
            // stride: 每个cpu所需要处理的桶个数,这里即划分了每个cpu处理的桶的区间
            else if (U.compareAndSwapInt
                     (this, TRANSFERINDEX, nextIndex,
                      nextBound = (nextIndex > stride ?
                                   nextIndex - stride : 0))) {
                // 记录处理的开始区间                   
                bound = nextBound;
                // 结束区间
                i = nextIndex - 1;
                advance = false;
            }
        }
        
        // 当i<0 时 表示当前线程需要处理的的区间,已经处理结束
        // i >= n 当前处理的范围大于旧链表最大长度,已经不需要拷贝越界数据
        // i + n >= nextn 。nextn表示新哈希表长度,如果当前长度超过新哈希表长度,证明是不合法的
        if (i < 0 || i >= n || i + n >= nextn) {
            int sc;
            // 当 finishing 为 true 时,表示它的迁移工作已完成
            if (finishing) {
                // 把 nextTable 置为null
                nextTable = null;
                // 迁移后的新表 赋给 table
                table = nextTab;
                // 设置当容量达到新表长度的75%时 扩容
                sizeCtl = (n << 1) - (n >>> 1);
                return;
            }
            // 这里使用 CAS 操作对 sizeCtl 的低16位进行减 1,代表做完了属于自己的任务
            if (U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc = sizeCtl, sc - 1)) {
                
                //第一个扩容的线程,执行transfer方法之前,会设置 sizeCtl = (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2)
                //后续帮其扩容的线程,执行transfer方法之前,会设置 sizeCtl = sizeCtl+1
                //每一个退出transfer的方法的线程,退出之前,会设置 sizeCtl = sizeCtl-1
                //那么最后一个线程退出时:必然有
                //sc == (resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT) + 2),即 (sc - 2) == resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT

                // 如果 sc - 2 不等于标识符左移 16 位。如果他们相等了,说明没有线程在帮助他们扩容了。也就是说,扩容结束了。这个时候可以直接return
                if ((sc - 2) != resizeStamp(n) << RESIZE_STAMP_SHIFT)
                    return;
                // 走到这里说明 当前线程扩容结束
                finishing = advance = true;
                // 再循环检查一次
                i = n; // recheck before commit
            }
        }
        // 这里主要作用是 获取数组索引为i 处的元素 把它赋给f,如果为null ,就把前面新建的 fwd 放到里面去
        else if ((f = tabAt(tab, i)) == null)
            advance = casTabAt(tab, i, null, fwd);
            
        // static final int MOVED     = -1;    
        // 这里当它的hash == -1 表示这个地方已经有别的线程处理过了,直接把advance 置为true
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            advance = true; // already processed
        else {
        // 此时 f已经获取到了 数组索引为i 处的元素
        // 走到这里说明就是当前线程 负责处理hash桶 移动到新的hash表中去
        // 锁住首节点
            synchronized (f) {
                // 这里是再次判断一下,判断 数组索引为i的元素是否还是 f
                // 防止在获取锁的时候,f被别的线程改过,保证线程安全
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    // ln:放在低位索引的节点(即索引位置与原先旧表索引相同)
                    // hn:放在高位索引的节点(索引位置 n+x)
                    Node<K,V> ln, hn;
                    // 当 fh >= 0 表明这个地方存贮的元素是一个链表结构
                    if (fh >= 0) {
                        
                        // 这部分中的代码逻辑 和hashMap 中挺像的
                        // n是 旧表的长度(2的n次幂) 所以它的形式为 10,100,1000...这种
                        // fh 是 f节点的hash 值,所以 fh&n 值只有 0 或 n
                        // 当值为 0 时,表示此元素在新的数组中的索引和原先在旧数组中的索引是一样的
                        // 当值为n时 元素在新哈希表中的 x+n 位置上。(x为当前哈希表数组下标所在位置)
                        int runBit = fh & n;
                        
                        // 定义 lastRun :用来记录链表中某个节点及其之后节点的hash值全部相同的节点,先把f赋给它,处理只有一个节点的情况
                        Node<K,V> lastRun = f;
                        // 遍历节点 f
                        //这个地方跟hashmap不同,hashmap是直接推进到链表尾
                        //这个地方的处理在于想保留链表后所有hash值计算相同的点,这些点可以重复利用,不需要重新new
                        //所以下边需要获取哪个节点后的hash值全部相同
                        for (Node<K,V> p = f.next; p != null; p = p.next) {
                            // 取出当前节点的hash
                            int b = p.hash & n;
                            // 如果他不等于 runBit,则把 b赋给 runBit,把p赋给 lastRun
                            if (b != runBit) {
                                runBit = b;
                                lastRun = p;
                            }
                        }
                        // 如果runBit == 0,说明 lastRun 记录的节点需要放在低位索引上
                        if (runBit == 0) {
                            ln = lastRun;
                            hn = null;
                        }
                        // 否则的话  说明 lastRun 记录的节点需要放在高位索引上
                        else {
                            hn = lastRun;
                            ln = null;
                        }
                        // 这里再次 遍历p,处理lastRun 节点之前未处理的节点
                        for (Node<K,V> p = f; p != lastRun; p = p.next) {
                            int ph = p.hash; K pk = p.key; V pv = p.val;
                            // (ph & n) == 0 :前面已经说过 ,这表示放在低位索引上
                            if ((ph & n) == 0)
                                // 重新设置 ln,新建一个 Node 使其next指向 原先的ln
                                ln = new Node<K,V>(ph, pk, pv, ln);
                            else
                                // 否则的话放在高位节点。同上类似
                                hn = new Node<K,V>(ph, pk, pv, hn);
                        }
                        // 原子性设置 nextTab(新表)索引为i的地方,元素设为 ln
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        // 原子性设置 nextTab(新表)索引为i+n的地方,元素设为 hn
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        // 设置旧表 索引为i的地方 元素为 fwd;
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        //设置advance为true让当前线程继续计算处理其他旧哈希桶位置的拷贝
                        advance = true;
                    }
                    // 否则的话 判断当它是一个 TreeBin(即这里是红黑树结构) 类型时
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        // 先把 节点f转成 TreeBin结构,记为t
                        TreeBin<K,V> t = (TreeBin<K,V>)f;
                        // lo: 低位头节点 ,loTail:低位尾节点
                        TreeNode<K,V> lo = null, loTail = null;
                        // ho:高位头节点;hoTail:高位尾节点
                        TreeNode<K,V> hi = null, hiTail = null;
                        // lc:记录低位红黑树元素个数; hc:记录高位红黑树元素个数
                        int lc = 0, hc = 0;
                        // 遍历节点 t
                        for (Node<K,V> e = t.first; e != null; e = e.next) {
                            int h = e.hash;
                            // 根据元素的 hash,key,value 新建一个 TreeNode节点
                            TreeNode<K,V> p = new TreeNode<K,V>
                                (h, e.key, e.val, null, null);
                            // (h & n) == 0 :表示放在低位索引上    
                            if ((h & n) == 0) {
                                // 当 loTail == null,表明这是第一次赋值
                                if ((p.prev = loTail) == null)
                                    // 所以把 p 赋给元素头节点
                                    lo = p;
                                else
                                    // 否则的话,使 loTail.next = p
                                    loTail.next = p;
                                // 最后把 loTail 设为 p    
                                loTail = p;
                                // 计数加1
                                ++lc;
                            }
                            // 否则的话,说明他会放到高位索引
                            else {
                                // 这部分逻辑和上面类似,第一次赋给头节点,后面给尾节点赋值
                                if ((p.prev = hiTail) == null)
                                    hi = p;
                                else
                                    hiTail.next = p;
                                hiTail = p;
                                // 计数加1
                                ++hc;
                            }
                        }
                        // static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
                        // 这里会判断,当当前红黑树中的元素数量小于等于 6时,会取消树化,
                        // 即由红黑树结构变成链表结构,
                        // 否则的话,判断当hc == 0时,说明t中所有元素都放在低位索引,直接把t赋给 ln
                        // 否则的话,则直接根据lo 新建一个 TreeBin 赋给 ln
                        // untreeify(lo):取消树华,详解见 2.8
                        ln = (lc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(lo) :
                            (hc != 0) ? new TreeBin<K,V>(lo) : t;
                        
                        // 这里和上面的处理思想相同
                        hn = (hc <= UNTREEIFY_THRESHOLD) ? untreeify(hi) :
                            (lc != 0) ? new TreeBin<K,V>(hi) : t;
                        // 把ln 赋给 nextTab 索引为i的元素    
                        setTabAt(nextTab, i, ln);
                        // 把 hn 赋给 nextTab,索引为 i+n 的元素
                        setTabAt(nextTab, i + n, hn);
                        
                        // 设置旧表 索引为i的地方 元素为 fwd;
                        setTabAt(tab, i, fwd);
                        //设置advance为true让当前线程继续计算处理其他旧哈希桶位置的拷贝
                        advance = true;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

2.6 tabAt() 源码分析

/**
        * tabAt(): 底层调用的是 : (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
        * getObjectVolatile:从内存中获取该对象的最新值(保证了可见性)
        * 获取 当前插入元素应该放在数组的索引记为i, 获取数据索引为i的地方有没有元素
        */
@SuppressWarnings("unchecked")
static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {
    return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
}

2.7 casTabAt() 源码分析

/**
            * 这里是数组在该索引下 元素为null,就会调用 casTabAt 原子性的尝试插入,
            * 当没有别的线程使用这部分的资源就是,修改成功,否则失败
            * 这样做也就达到了分段锁的效果
            * casTabAt: 底层调用的也是 compareAndSwapObject,原理同 2.2 compareAndSwapInt 
            */
static final <K,V> boolean casTabAt(Node<K,V>[] tab, int i,
                                    Node<K,V> c, Node<K,V> v) {
    return U.compareAndSwapObject(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE, c, v);
}

2.8 untreeify() 源码分析

主要作用:由红黑树结构转成链表结构

static <K,V> Node<K,V> untreeify(Node<K,V> b) {
    // hd:头节点 , tl:尾节点
    Node<K,V> hd = null, tl = null;
    // 遍历节点 b
    for (Node<K,V> q = b; q != null; q = q.next) {
        // 根据节点 q 新建一个节点 p
        Node<K,V> p = new Node<K,V>(q.hash, q.key, q.val, null);
        // 第一次循环,头节点为null,先赋给头节点
        if (tl == null)
            hd = p;
        // 后续每次循环都使尾节点的next指向它    
        else
            tl.next = p;
        // 把它赋给尾节点,继续遍历    
        tl = p;
    }
    // 返回头节点
    return hd;
}