ConcurrentHashMap浅析

最新推荐文章于 2025-08-13 10:25:05 发布

weixin_34405925

最新推荐文章于 2025-08-13 10:25:05 发布

阅读量74

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：数据结构与算法

原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000017365344

本文深入探讨了HashMap在多线程环境下的线程不安全性问题，特别是扩容时可能引发的死循环风险，并对比分析了ConcurrentHashMap如何通过分段锁技术确保线程安全。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

分析

上一篇文章我们详细分析了一遍hashMap的数据结构，但是我们知道，在多线程情况下。hashmap是不安全的，这是问什么呢？我们首先分析一下：
多线程在对HashMap进行put的时候，邹游一个时候，hashCode会超过负载因子（默认0.75），超过以后，HashMap内部就会对数组扩容，扩容的时候会调用resize().下面我们看一下resize()方法：

 final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node<K,V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    do {
                        next = e.next; //这一步，获取了e的下一个节点
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null)
                                loHead = e;
                            else
                                loTail.next = e;
                            loTail = e;
                        }
                        else {
                            if (hiTail == null)
                                hiHead = e;
                            else
                                hiTail.next = e;
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

我们假设有这样的一个情况存在：
图片描述

此时，有线程a,b分别往HashMap里面put,a已经得到A的next是B,刚好到此时,Enty数组长度达到了12，需要扩容。而扩容后，需要从新计算hashcode，以便让hash值更加均匀的分布在hash桶上。而刚好，b计算出来了B的next是A,而此时便会出现一个环形，导致死循环！

而ConcurrentHashMap使用的是分段锁技术，ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承 ReentrantLock 来进行加锁，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment，这样只要保证每个 Segment 是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。如下
..]

Segment 内部是由数组+链表组成的。