ConcurrentHashMap实现原理（简单易懂）

ConcurrentHashMap

一直以来一提到HashMap是线程不安全的，马上就会说使用ConcurrentHashMap这个线程安全的Map，但对其中的实现原理也是懵懵懂懂，本篇就来扒一下ConcurrentHashMap的实现原理

实现原理

ConcurrentHashMap底层并不是对HashMap的扩展，而是同样从底层基于数组+链表进行功能实现。其实现原理在JDK1.7和JDK1.8时是不一样的，详见 >>>>> HashMap实现原理（面试必背）

JDK1.7 ConcurrentHashMap的实现原理：

使用了Segment（分段锁）+ReentrantLock的技术，Segment继承ReentrantLock锁，是用于存放数组HashEntry[]，Segment可以理解为一个桶，段，或者区域，简单的说就是ConcurrentHashMap中维护了多个段（Segment），默认为16个，每个段中都有HashEntry[]，那么在使用put放法时，就不用将整个Map加锁了，通过Hash算法得到Key应该存入哪个段中，对该段进行加锁即可（这样一来，ConcurrentHashMap可以最大容纳16个线程并发操作），Segment对象的put方法会先加锁，然后根据再key计算出在段中对应的hashEntry[]的数组下标，然后将key和value封装为HashEntry对象放入该位置，此过程和JDK7中的HashMap的put方法一样，然后解锁。

此外ConcurrentHashMap的get()方法是没有加锁的

因为使用了volatile关键字，保证读取的是最新的数据

JDK1.8 ConcurrentHashMap的实现原理：

其摒弃了之前的Segment(分段锁)的概念，而是采用Node。它沿用了与它同期的HashMap版本的思想采用数组+链表+红黑树来实现，利用CAS+Synchronized来保证并发更新的安全。JDK1.8的ConcurrentHashMap结构基本上和JDK1.8的HashMap一样，不过保证线程安全性。

Node：保存key，value及key的hash值的数据结构。其中value和next都用volatile修饰，保证并发的可见性。

CAS(Compare-And-Swap)：
比较并交换，CAS就是通过一个原子操作，用预期值去和实际值做对比，如果实际值和预期相同，则做更新操作。
如果预期值和实际不同，我们就认为，其他线程更新了这个值，此时不做更新操作。
而且这整个流程是原子性的，所以只要实际值和预期值相同，就能保证这次更新不会被其他线程影响。

ConcurrentHashMap的put方法关键流程：

1.做插入操作时，首先进入乐观锁

2.然后，在乐观锁中判断容器是否初始化,如果没初始化则初始化容器，

3.如果已经初始化，则判断该hash位置的节点是否为空，如果为空，则通过CAS操作进行插入。

4.如果该节点不为空，再判断容器是否在扩容中，如果在扩容，则帮助其扩容。

如果没有扩容，则进行最后一步，先加锁，然后找到hash值相同的那个节点(hash冲突)，循环判断这个节点上的链表，决定做覆盖操作还是插入操作。循环结束，插入完毕。

ConcurrentHashMap总结：

1.实现方式：1.7使用了Segment（分段锁）+ReentrantLock的技术，1.8摒弃了Segment(分段锁)的概念，而是采用Node。它沿用了与它同期的HashMap版本的思想采用数组+链表+红黑树来实现，利用CAS+Synchronized来保证并发更新的安全
2.锁的粒度：1.7是对需要进行数据操作的Segment加锁，1.8调整为对每个数组元素加锁（Node）
3.数据结构：1.7底层是数组+链表，1.8数组+链表+红黑树
4.查询时间复杂度：从原来的遍历链表O(n)，变成遍历红黑树O(logN)。

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That’s it;

莫愁千里路，自有到来风