Java面试10-ConcurrentHashMap底层实现原理

本文详细探讨了ConcurrentHashMap在JDK1.8中的设计,包括其基于数组、链表和红黑树的存储结构,以及如何处理hash冲突和提供并发安全。同时介绍了ConcurrentHashMap在性能优化方面的策略,如锁粒度调整、红黑树查询优化和多线程扩容策略。

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1. ConcurrentHashMap的整体架构

ConcurrentHashMap在JDK1.8中的存储结构,由数组单向链表红黑树组成。当我们初始化一个ConcurrentHashMap实例时,默认会初始化一个长度为16的数组。由于ConcurrentHashMap的核心仍然是hash表,所以必然会存在hash冲突问题。
ConcurrentHashMap采用链式寻址法来解决hash冲突。当hash冲突比较多的时候,会造成链表长度较长,这种情况会使得ConcurrentHashMap中数据元素的查询复杂度变成O(n)。因此在JDK1.8中,引入了红黑树的机制。当数组长度大于64并且链表长度大于等于8的时候,单向链表就会转换为红黑树。另外,随着ConcurrentHashMap的动态扩容,一旦链表长度小于8,红黑树会退化成单向链表。

2. ConcurrentHashMap的基本功能

ConcurrentHashMap本质上是一个HashMap,因此功能和HashMap一样,但是ConcurrentHashMap在HashMap的基础上,提供了并发安全的实现。并发安全的主要实现是通过对指定的Node节点加锁,来保证数据更新的安全性。

3. ConcurrentHashMap在性能方面做的优化

如果在并发性能和数据安全性之间做好平衡,在很多地方都有类似的设计,比如cpu的三级缓存、mysql的buffer_pool、Synchronized

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