ConcurrentHashMap工作原理分析（深入理解）

最新推荐文章于 2025-07-16 19:13:56 发布

MTmantou

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分类专栏： java并发文章标签： java java并发

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/baidu_36697353/article/details/99996569

本文详细分析了ConcurrentHashMap的工作原理，从为何需要它代替HashMap和HashTable，到JDK1.7的分段锁机制，以及1.8版本的改进，包括初始化、哈希函数、put操作流程。1.7版通过Segment数组和ReentrantLock实现并发安全，1.8版则使用CAS和synchronized优化，采用数组+链表+红黑树结构。

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本文主要是总结ConcurrentHashMap的一些知识点，以及自己的一些理解。如有理解不当请大家指出。谢谢！！

1.为什么会有ConcurrentHashMap

1.首先，读过HashMap源码我们应该清楚，HashMap在扩容（resize）的时候（有的地方时说再put操作，其实是一样的，因为put操作的时候，会判断是否需要resize），会涉及到链表指针的移动，在单线程下面是没有任何问题的，但是在多线程下面会出现环形链表---也就是死循环，导致CPU的利用率接近100%。所以在多线程下面就不适合用HashMap。

2.在早期JDK中，就出现了HashTable 用于在多线程保证并发安全。但是HashTable的实现基本是基于synchronized关键字，由于synchronized的特性（一锁锁全部），这种方式会照成在多线程竞争的情况下HashTable的效率非常的底。

小总结：以上原因导致了ConcurrentHaspMap的诞生(题外话，ConcurrentHaspMap是由Doug Lea实现的，此人对java的贡献极大，膜拜大神，JUC下面很多都是由Doug Lea参与编写的)

2.分段锁机制

HashTable只有一把锁，而ConcurrentHaspMap采用分段多锁实现高效率并发操作。主要原因：容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发访问效率。

小总结：ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术，首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

3.源码解读 jdk1.7版本

3.1 ConcurrentHashMap的架构

Segment分段数组：将HashEntry进行分段存储，然后可以实现分段加锁

Segment继承了ReetrantLock可重入锁，因此ConcurrentHashMap通过可重入锁对每个分段进行加锁。

3.2ConcurrentHashMap的初始化

目的:主要是初始化segments数组，也就是说，应该分几段来存储数据。

主要用到的构造函数是下面这个，主要注释代码中给出了。
默认情况下，initialCapacity等于16，loadFactor等于0.75，concurrencyLevel等于16.

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                             float loadFactor, int concurrencyLevel) {
        //initialCapacity--初始化容量，loadFactor加载因子
        //concurrencyLevel---并发等级，主要用于segments的初始化
        if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
            concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
        // Find power-of-two sizes best matching arguments
        int sshift = 0;
        int ssize = 1; //ssize就是表示初始化segments的长度
        //通过按位与的散列算法来定位segments数组的索引，必须保证segments数组的长度是2的N次方
        //循环计算出一个大于或等于concurrencyLevel的最小的2的N次方值来作为数组的长度
        while (ssize < concurrencyLevel) {
            ++sshift;
            ssize <<= 1; //以左移的方式，不满足调价每次扩大两倍。
        }
        this.segmentShift = 32 - sshift;
        this.segmentMask = ssize - 1;
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        int c = initialCapacity / ssize;
        if