ConcurrentHashMap为什么支持完全并发的读

最新推荐文章于 2025-06-22 15:40:32 发布

enjoyinwind

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分类专栏： java 算法

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本文深入解析ConcurrentHashMap的实现原理，包括其如何支持并发读写操作而不需要加锁，HashEntry的具体结构及其不可变性特点，value域的volatile属性如何确保多线程环境下的一致性读取等。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

ConcurrentHashMap完全允许多个读操作并发进行，读操作并不需要加锁。（事实上，ConcurrentHashMap支持完全并发的读以及一定程度并发的写。）如果使用传统的技术，如HashMap中的实现，如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素，读操作不加锁将得到不一致的数据。但是ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。HashEntry代表每个hash链中的一个节点，其结构如下所示：

static final class HashEntry<K,V> {
        final K key;
        final int hash;
        volatile V value;
        final HashEntry<K,V> next;

        HashEntry(K key, int hash, HashEntry<K,V> next, V value) {
            this.key = key;
            this.hash = hash;
            this.next = next;
            this.value = value;
        }

	@SuppressWarnings("unchecked")
	static final <K,V> HashEntry<K,V>[] newArray(int i) {
	    return new HashEntry[i];
	}
    }

可以看到除了value不是final的，其它值都是final的，这意味着不能从hash链的中间或尾部添加或删除节点，因为这需要修改next引用值，所有的节点的修改只能从头部开始。对于put操作，可以一律添加到Hash链的头部。但是对于remove操作，可能需要从中间删除一个节点，这就需要将要删除节点的前面所有节点整个复制一遍，最后一个节点指向要删除结点的下一个结点。为了确保读操作能够看到最新的值，将value设置成volatile，这避免了加锁。 remove操作要注意一个问题：如果某个读操作在删除时已经定位到了旧的链表上，那么此操作仍然将能读到数据，只不过读取到的是旧数据而已，这在多线程里面是没有问题的。
HashEntry 类的 value 域被声明为 Volatile 型，Java 的内存模型可以保证：某个写线程对 value 域的写入马上可以被后续的某个读线程“看”到。在 ConcurrentHashMap 中，不允许用 null作为键和值，当读线程读到某个 HashEntry 的 value 域的值为 null 时，便知道产生了冲突——发生了重排序现象，需要加锁后重新读入这个 value 值。这些特性互相配合，使得读线程即使在不加锁状态下，也能正确访问 ConcurrentHashMap。

在看源码实现时，对HashEntry 的 value 域的值可能为 null有些疑惑，网上都是说发生了重排序现象，后来仔细想想不完全正确，重排序发生在删除操作时，这只是其中的一个原因，尽管ConcurrentHashMap不允许将value为null的值加入，但现在仍然能够读到一个为空的value就意味着此值对当前线程还不可见，主要因为HashEntry还没有完全构造完成导致的，所以对添加和删除（对链表的结构性修改都可能会导致value为null）。

ps:Hashtable,Collections.synchronizedMap,ConcurrentHashMap的实现的差异可参考http://hellosure.iteye.com/blog/1143942