【面试题】ConcurrentHashMap实现线程安全的底层原理到底是什么？

JDK1.7以及之前的版本，多个数组，分段加锁，一个数组一个锁

JDK1.8及以后的版本，优化细粒度，整合为一个数组，对数组中每个元素进行CAS，如果CAS失败了说明当前有人了，此时synchronized对数组元素加锁，使用链表+红黑树进行处理，对数组每个元素加锁。

目前较多情况下，多线程要同时读写一个HashMap

原始用法

HashMap map = new HashMap（）;
synchronized(map){
    map.put("xxxx","yyyy");
}

如果线程1put数组[5]，线程2put数组[21]，其实这两个操作互不影响，除非同时对一个元素执行put操作，才需要多线程进行同步。

 

改用ConcurrentHashMap（JDK并发包中默认实现了线程安全性的ConcurrentHashMap）

ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap();
map.put("xxxx","yyyy");

在JDK1.7以及之前的版本里，分段[数组1],[数组2],[数组3]，每个数组对应一个锁，分段加锁

JDK1.8之后进行了优化和改进，利用CAS策略，可以保证并发安全性。（只有对同一个元素进行操作才会用，而多线程对数组中不同的元素执行put时，其实互不影响）

同一时间，只有一个线程能成功执行这个CAS，就是说刚开始先获取一下数组[5]这个位置的值，如果为null，然后执行CAS，compareAndSet将值设置进去，同时其他的线程执行CAS都会失败

通过对数组每个元素执行CAS的策略，如果是很多线程对数组里不同的元素执行put，互不影响。如果其他线程失败了，表示数组[5]这个位置有线程完成了put操作。这个时候需要再这个位置基于链表+红黑树进行处理，synchronized（数组[5]）加锁，基于链表或是红黑树在这个位置将自己的数据put进去

如果你是对数组里同一个位置的元素进行操作，才会加锁串行化处理；如果是对数组不同位置的元素进行操作，此时大家可以并发执行

 

【评论区】

看一下put操作的流程(初始化，上锁，扩容，树化，synchronized)过程

从源码上看，PUT操作只有在NULL时才会CAS

1.ConcurrentHashMap进行put操作的时候，元素为null，则进行cas,不为null，则进行synchronized同步，不为null的时候，为什么也不进行cas呢？（这块的解答看不懂）

因为此时数组得位置放的是链表或者红黑树得引用.而不是具体得值

当数组得位置存放得是链表或者红黑树得引用得时候,此时已经发生了一次哈希冲突了,讲道理,哈希冲突得概率有,但不是很高,链表里面得数据进行添加得时候,运用cas操作是比较麻烦得,因为在多线程情况下往链表里面插数据是会报错得,这个时候只能采用sync锁来进行了.cas是比较后set,那对链表来讲,这个操作是实现不了的,链表在内存中不连续,节点的增加记录下上一个的位置就行,cas操作跟谁比较,怎么比较,hashmap的entry是个单向链表,cas操作中链表的指针如果不为null,那就得到另一个地址在进行比较,在这个过程中,链表长度突破8,对于后续的转化红黑树的操作影响也是非常巨大的.总的来讲,就是这个过程中进行cas的消耗,以及对编码的复杂度,都没有sync来的方便快捷,哈希冲突也是个小概率事件,对数组的不同位置加锁或者cas操作,已经完全够用了

 

元素不为null，当然不能走CAS，因为数组的元素实际上是一个链表或者红黑树的节点的引用，你要怎么对该节点直接CAS呢？只能先用synchronized（数组元素）锁住后，再对链表或者红黑树做增删操作