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ConcurrentHashMap 的底层结构与演进过程

转载 作者：知者 更新时间：2024-03-13 03:53:46 27 4
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一 JDK 中的 ConcurrentHashMap

在 JDK 8以前，HashMap 是基于数组 + 链表来实现的。整体上看，HashMap 是一个数组，但每个数组元素又是一张链表。

当向 HashMap 中增加元素时，会先根据此元素 key 的 hash 值计算出该元素将保存在数组中的下标。如果多个元素计算出的下标值相同，就会以链表的形式存储在数组的同给元素中。

JDK 8以前的 ConcurrentHashMap 结构图如下：

ConcurrentHashMap 不会给整个容器加锁，而是会给容器中的每给 segment 都加一把锁（即将一把“大锁”拆分为多把“小锁”）。这样一来，在第一个线程修改 segment-1的同时，其他线程也可以修改其余的 segment，即只要各个线程同一时刻访问的是不同的 segment，就不会发生写冲突。

二 JDK8中的 ConcurrentHashMap 

从 JDK 8开始，HashMap/ConcurrentHashMap 的存储结构发生了改变，增加了条件性的“红黑树”。

为了优化查询，当链表中的元素超过 8 个时，HasMap 就会将该链表转换为红黑树，即采用数组+链表/红黑树的存储结构。

不仅是 HashMap，JDK 8 种的 ConcurrentHashMap 也改为了数组+链表/红黑树的存储结构，并且废弃了 segment（即放弃了对 segment 的加锁操作），采用了比之前 segment 还要细粒度的“锁”，直接采用volatile HashEntry<K,V> 对象保存数据，即对每一条数据直接通过 volatile 避免冲突（即将 segment 的“小段锁”，改为对每个元素的一次 volatile）。此外，JDK 8  中的 ConcurrentHashMap 还使用了大量 synchronized 和 CAS 算法来保证线程安全。

虽然 ConcurrentHashMap 比 HashMap 更适合高并发场景，但在 JDK 8 中两者结构图基本一致。

另外需要注意的是，ConcurrentHashMap 和 HashMap 是同一层次的，它们都是 AbstractMap 的子类，二者之间没有继承关系。

三 ConcurrentHashMap  的应用

1 代码

package concurrent;

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class TestConcurrentHashMap {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, String> chm = new ConcurrentHashMap<>();
        chm.put("key1", "value1");
        chm.put("key2", "value2");
        chm.put("key3", "value3");
        chm.putIfAbsent("key3", "value3"); // 如果key已存在，则不再增加
        chm.putIfAbsent("key4", "value4"); // 如果key不存在，则增加
        System.out.println(chm);
    }
}

2 测试

{key1=value1, key2=value2, key3=value3, key4=value4}

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