Java集合之ConcurrentHashMap
一 在Java集合之HashMap中，谈到HashMap是线程不安全的，那么有什么办法解决线程不安全的问题？
在多线程的场景下，有如下几种代替方式：
-
使用Collections.synchronizedMap(Map)创建线程安全的map集合；
-
Hashtable
-
ConcurrentHashMap
synchronizedMap有两个构造函数，如果传参了mutex，则将对象的排斥锁赋值为传入的值，创建出synchronizedMap后，操作map时就会对方法上锁。
Hashtable 效率较低，对数据的操作都上锁，Hashtable 是不允许 KEY 和 VALUE 为 null, 而 HashMap可以，是因为Hashtable使用安全失败机制，这种机制使你每次读到的数据不一定是最新数据。如果使用null值，则无法判断对应的key是不存在还是空。
二 Hashtable与HashMap的区别？？
实现方式不一样：Hashtable 继承了 Dictionary类，而 HashMap 继承的是 AbstractMap 类。
初始化容量不一样：HashMap 的初始容量为：16，Hashtable 初始容量为：11，两者的负载因子默认都是：0.75。
扩容机制不一样：当现有容量大于总容量 * 负载因子时，HashMap 扩容规则为当前容量翻倍（2*size），Hashtable 扩容规则为当前容量翻倍 + 1（2*size + 1）。
迭代器不同：HashMap 中的 Iterator 迭代器是 fail-fast 的，而 Hashtable 的 Enumerator 不是 fail-fast 的。
三 Java7中ConcurrentHashMap底层数据结构是什么？
数组+链表
（1）Segment 是怎样的？
Segment是ConcurrentHashMap中的一个内部类，关键点在于一个被volatile修饰了的HashEntry 数组。
（2）为什么它并发度高
ConcurrentHashMap 采用了分段锁技术，其中 Segment 继承于 ReentrantLock，每个线程获取锁访问一个segment时不会影响到其他segment，如果segment数组大小为16，则它的并发度就是16，最多允许同时16个线程操作segment依然能保持线程安全。
（3）它是如何保证线程安全的？
在put时，首先尝试获取锁，如果获取失败肯定就是有其他线程持有锁资源，那么就是用scanAndLockForPut()自旋获取锁，如果自旋次数到达MAX_SCAN_RETRIES则改为阻塞锁，保证能成功获取锁资源。
在get时，先将key通过hash定位到是哪个segment，再通过一次hash定位到具体的元素上，由于HashEntry数组使用了volatile修饰，则保证了HashEntry的内存可见，所以每次获取的都是最新值，整个获取过程也不需要加锁。
（4）他有什么缺点？
查询时需要遍历链表，导致效率低下
四 Java8中ConcurrentHashMap底层数据结构是什么？
数组+链表+红黑树
（1）它是如何存取的？
/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
//1. 计算key的hash值
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh; K fk; V fv;
//2. 判断是否需要初始化tab
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
//3. 找该 hash 值对应的数组下标，得到第一个节点 f
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
//4. 根据当前key定位出node，如果该位置node为空则写入，否则利用CAS尝试写入，失败则自旋保证成功
if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
//5. 如果当前位置hashcode == MOVED == -1，则需要进行扩容
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else if (onlyIfAbsent // check first node without acquiring lock
&& fh == hash
&& ((fk = f.key) == key || (fk != null && key.equals(fk)))
&& (fv = f.val) != null)
return fv;
else {
//6. 如果都不满足，则利用synchronized锁写入数据
V oldVal = null;
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
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;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key, value);
break;
}
}
}
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
else if (f instanceof ReservationNode)
throw new IllegalStateException("Recursive update");
}
}
if (binCount != 0) {
//7. 如果数量大于等于TREEIFY_THRESHOLD（8）则转换为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
} public V get(Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> e, p; int n, eh; K ek;
int h = spread(key.hashCode());
//根据key的hash值寻址
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(e = tabAt(tab, (n - 1) & h)) != null) {
//如果在桶上，直接返回
if ((eh = e.hash) == h) {
if ((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek)))
return e.val;
}
//如果桶的hash小于9说明正在扩容或者该位置是红黑树
else if (eh < 0)
return (p = e.find(h, key)) != null ? p.val : null;
//还是不满足条件按照链表的方式获取值
while ((e = e.next) != null) {
if (e.hash == h &&
((ek = e.key) == key || (ek != null && key.equals(ek))))
return e.val;
}
}
return null;
}
本文地址：https://blog.csdn.net/qq_36410134/article/details/112229545