ConcurrentHashMap的前世今生

引言：

首先需要了解的是内置锁和显示锁

内置锁也叫对象锁，关键字为 synchronized

显示锁就是Lock及其子类

线程不安全的HashMap

数据结构

    由哈希表实现，数据结构构成为数组+链表+红黑树，解决哈希冲突的方案为拉链法

寻址方式

    通过Integer.highestOneBit算出比指定整数小的最大的2^N值，其实现方法如下。

public static int highestOneBit(int i) {

i |= (i >> 1);

i |= (i >> 2);

i |= (i >> 4);

i |= (i >> 8);

i |= (i >> 16);

return i - (i >>> 1);

}

    Java8 hashcode计算方式：

public int hashCode() {

int h = hash;

if (h == 0 && value.length > 0) {

char val[] = value;

for (int i = 0; i < value.length; i++) {

h = 31 * h + val[i];

}

hash = h;

}

return h;

}

Java 7基于分段锁的ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap最外层是一个Segment的数组。每个Segment包含一个与HashMap数据结构差不多的链表数组。

同步方式

Segment继承自ReentrantLock，所以我们可以很方便的对每一个Segment上锁。

ReentrantLock内部实现：

CAS状态：通过是否修改成功来判断是否拿到锁

等待队列：

等待队列中的线程都要做park操作

它使用了自旋锁，如果tryLock获取锁失败，说明锁被其它线程占用，此时通过循环再次以tryLock的方式申请锁。如果在循环过程中该Key所对应的链表头被修改，则重置retry次数。如果retry次数超过一定值，则使用lock方法申请锁。

这里使用自旋锁是因为自旋锁的效率比较高，但是它消耗CPU资源比较多，因此在自旋次数超过阈值时切换为互斥锁。

ConcurrentHashMap与HashMap相比，有以下不同点

ConcurrentHashMap线程安全，而HashMap非线程安全

HashMap允许Key和Value为null，而ConcurrentHashMap不允许

HashMap不允许通过Iterator遍历的同时通过HashMap修改，而ConcurrentHashMap允许该行为，并且该更新对后续的遍历可见

Java 8基于CAS的ConcurrentHashMap

1、摒弃了分段锁的方案，而是直接使用数组元素作为锁。

2、Java 8在链表长度超过一定阈值（8）时将链表（寻址时间复杂度为O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为O(long(N))）

寻址方式：

    将数组强制初始化为2的幂次，用hash&（length-1）取模，提升了运算速度

同步方式：

    直接使用桶元素作为锁（此处为内置锁）