Concurrenthashmap——Java高并发编程的利器

前言

  在Java语言中，Concurrenthashmap是一种高性能的并发哈希表，可以实现高效的并发读写操作，并且避免了线程竞争和死锁等问题。作为Java高并发编程的利器，Concurrenthashmap在面试中也是一个经常考察的知识点。本文将从特性与优势、实现原理、面试常考察的知识等方面介绍Concurrenthashmap的相关内容。

特性与优势

  Concurrenthashmap是一种线程安全的哈希表，采用了分段锁（Segment）的方式实现高效的并发访问。具有如下特性与优势：

1. 高效的并发访问：Concurrenthashmap支持高并发读写操作，而且不需要对整个容器加锁，只需要对每个Segment上的元素进行加锁就可以避免线程竞争和死锁等问题。

2. 分段锁的方式：Concurrenthashmap采用了分段锁技术，可以实现对不同区域的数据进行加锁，从而提高了并发访问的效率。

3. 数据一致性：Concurrenthashmap保证了多个线程对同一个元素进行读写操作时，数据的一致性和正确性。

4. 良好的可扩展性：Concurrenthashmap可以根据需要动态扩容，而且不会影响到已有的线程安全性，保证了良好的可扩展性和应用性能。

实现原理

• 在JDK 1.7中，ConcurrentHashMap是由Segment数组和HashEntry数组构成的。其中Segment是一个可重入的ReentrantLock对象，每个Segment都包含了一个HashEntry数组，而HashEntry是一个链表节点。ConcurrentHashMap在多线程并发访问时，会通过对每个Segment进行加锁来确保线程安全。每个Segment实现了一个可重入的ReentrantLock(可重入锁)，并且HashEntry数组中的每个节点也有一个可重入的ReentrantLock，这样便可以在增删节点时避免死锁。

• 在JDK 1.8中，ConcurrentHashMap的实现原理发生了较大改变，使用了与JDK 1.7不同的数据结构。它用一个Node数组代替了Segment数组和HashEntry数组，每个Node节点可以看做是一个链表，链表的每个节点采用CAS操作实现并发操作，从而避免了使用锁带来的性能损失。同时，在JDK 1.8中，ConcurrentHashMap内部还使用了一种称为“resize-stamp”机制的标记机制，以避免因ConcurrentHashMap扩容而产生的ABA问题。

• 另外，ConcurrentHashMap的扩容机制在JDK 1.7和JDK 1.8中也有所不同。在JDK 1.7中，扩容先会将整个map的大小按照Segment数量进行划分，然后对每个Segment进行扩容。而在JDK 1.8中，它使用了与HashMap类似的分段锁技术，即仅对需要扩容的Node节点所在的链表加锁（称为链表分裂），这样就可以避免整个map的锁竞争，提高了并发性能。

  总之，JDK 1.7和JDK 1.8中ConcurrentHashMap的实现原理存在较大差异，JDK 1.8采用了更加高效的分段锁技术和链表分裂机制，相比于JDK 1.7，在高并发下表现更加出色。

面试常考察的知识

  在面试中，Concurrenthashmap是一个经常被考察的知识点，以下是面试中常问到的问题：

1. Concurrenthashmap的优势和使用场景？

2. Concurrenthashmap的实现原理？如何避免线程竞争问题？

3. Concurrenthashmap的扩容机制？

4. Concurrenthashmap与Hashtable、HashMap的比较？

总结

  通过本文的介绍，我们可以看到Concurrenthashmap作为Java高并发编程的利器，拥有着高效的并发访问、分段锁的优越性能和数据一致性、良好的可扩展性等特点。同时，深入了解其实现原理和面试常考察的知识，也将有助于应对面试中的相关问题。