ConcurrentHashMap的原理

本文详细介绍了ConcurrentHashMap的工作原理,包括其如何通过分段锁机制实现线程安全,对比HashMap阐述了其在多线程环境下更高的效率。

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HashMap与ConcurrentHashMap的区别

分类: Java   1183人阅读  评论(3)  收藏  举报

从JDK1.2起,就有了HashMap,正如前一篇文章所说,HashMap不是线程安全的,因此多线程操作时需要格外小心。

在JDK1.5中,伟大的Doug Lea给我们带来了concurrent包,从此Map也有安全的了。



ConcurrentHashMap具体是怎么实现线程安全的呢,肯定不可能是每个方法加synchronized,那样就变成了HashTable。

从ConcurrentHashMap代码中可以看出,它引入了一个“分段锁”的概念,具体可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable,根据key.hashCode()来决定把key放到哪个HashTable中。

在ConcurrentHashMap中,就是把Map分成了N个Segment,put和get的时候,都是现根据key.hashCode()算出放到哪个Segment中:






测试程序:

[java]  view plain copy 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;  
  2.   
  3. public class ConcurrentHashMapTest {  
  4.       
  5.     private static ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<Integer, Integer>();  
  6.     public static void main(String[] args) {  
  7.         new Thread("Thread1"){  
  8.             @Override  
  9.             public void run() {  
  10.                 map.put(333);  
  11.             }  
  12.         };  
  13.           
  14.         new Thread("Thread2"){  
  15.             @Override  
  16.             public void run() {  
  17.                 map.put(444);  
  18.             }  
  19.         };  
  20.           
  21.         new Thread("Thread3"){  
  22.             @Override  
  23.             public void run() {  
  24.                 map.put(777);  
  25.             }  
  26.         };  
  27.         System.out.println(map);  
  28.     }  
  29. }  

ConcurrentHashMap中默认是把segments初始化为长度为16的数组。

根据ConcurrentHashMap.segmentFor的算法,3、4对应的Segment都是segments[1],7对应的Segment是segments[12]。

(1)Thread1和Thread2先后进入Segment.put方法时,Thread1会首先获取到锁,可以进入,而Thread2则会阻塞在锁上:


(2)切换到Thread3,也走到Segment.put方法,因为7所存储的Segment和3、4不同,因此,不会阻塞在lock():



以上就是ConcurrentHashMap的工作机制,通过把整个Map分为N个Segment(类似HashTable),可以提供相同的线程安全,但是效率提升N倍,默认提升16倍。

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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