ConcurrentHashMap的原理

本文深入剖析JDK8中ConcurrentHashMap的工作原理,包括其摒弃Segment概念、采用Node数组+链表+红黑树的数据结构、Synchronized和CAS乐观锁机制确保线程安全,以及put()过程中的初始化、插入、扩容、加锁、转换为红黑树等关键步骤。

JDK1.8为例:

JDK8中进行了巨大改动,它摒弃了Segment(锁段)的概念,它沿用了与它同时期的HashMap版本的思想,底层由Node数组+链表+红黑树的方式思想,为了线程安全,采用了SynchronizedCAS乐观锁机制。在CAS算法中,会比较内存中的值与你指定的这个值是否相等,如果相等才接受你的修改,否则拒绝你的修改,因此当前线程中的值并不是最新的值。进行加锁操作,也就是存在hash冲突,锁住链表或者红黑树的头结点,而不是锁住整个方法。

Put()的过程:

如果没有初始化就先调用initTable()方法来进行初始化过程

如果没有hash冲突,采用乐观锁进行插入

如果还在进行扩容操作就先进行扩容

如果存在hash冲突,就加锁Synchronized来保证线程安全,只是锁住链表或者红黑树的头结点,这里有两种情况,一种是链表形式就直接遍历到尾端插入,一种是红黑树就按照红黑树结构插入

最后一个如果该链表的数量大于阈值8,就要先转换成黑红树的结构,break再一次进入循环

如果添加成功就调用addCount()方法统计size,并且检查是否需要扩容

ConcurrentHashMap是一个线程安全的HashMap,它的原理是通过使用一种叫做分段锁(Segment)的机制来实现并发安全。它将整个数据结构分成了多个段(Segment),每个段都是一个独立的HashMap,拥有自己的锁。这样,在并发操作时,不同的线程可以同时访问不同的段,从而提高了并发性能。每个段内部的操作仍然是非线程安全的,但由于不同的线程访问的段是不同的,所以并发操作不会产生竞争。这种设计方式既保证了线程安全,同时也提高了并发性能。 在ConcurrentHashMap中,每个段(Segment)实际上是一个类似于HashMap的数据结构,它包含了一个数组(Node[])来存储键值对。每个节点(Node)实际上也是一个链表的头节点,用来解决哈希冲突。每个节点包含了键、值以及下一个节点的引用。而且,ConcurrentHashMap中使用了volatile修饰的节点数组,保证了对数组的读写操作的可见性。 当进行插入、删除或者查找操作时,ConcurrentHashMap会根据键的哈希值来选择对应的段,并对该段进行加锁,保证同一段内的操作的原子性。这样,不同的线程可以同时对不同的段进行操作,提高了并发性能。同时,ConcurrentHashMap还使用了一种叫做CAS(Compare And Swap)的机制来保证对节点数组的原子性操作。通过这些机制的组合,ConcurrentHashMap实现了高效的并发安全操作。<span class="em">1</span><span class="em">2</span><span class="em">3</span> #### 引用[.reference_title] - *1* *2* [ConcurrentHashMap原理详解(太细了)](https://blog.youkuaiyun.com/qq_42068856/article/details/126091526)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] - *3* [ConcurrentHashMap 原理](https://blog.youkuaiyun.com/liuwg1226/article/details/119548439)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] [ .reference_list ]
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