ConcurrentHashMap原理图

此博客以用图说话为宗旨,可能围绕Java中的ConcurrentHashMap展开介绍,借助图形直观呈现相关知识,帮助读者更好理解Java编程里ConcurrentHashMap的特性、原理等信息技术内容。

blog宗旨:用图说话

### ConcurrentHashMap 的底层实现原理 ConcurrentHashMapJava 并发包中的一个重要组件,其设计目标是在高并发场景下提供高效的读写性能。以下是关于它的底层实现原理: #### 数据结构 ConcurrentHashMap 在 JDK 1.7 中采用了 **Segment 分段锁机制** 来提升并发性能[^1]。具体来说,它将整个哈希表划分为若干个小的子哈希表(称为 Segment),每个 Segment 类似于一个 Hashtable。当执行 `put` 操作时,会先通过 hash 算法定位到具体的 Segment,然后仅对该 Segment 加锁,从而允许多个线程同时操作不同的 Segment。 在 JDK 1.8 中,ConcurrentHashMap 对数据结构进行了优化,引入了 **CAS 和 synchronized 结合的方式**,并借鉴了 HashMap 的红黑树转换逻辑。当链表长度超过一定阈值(默认为 8)时,链表会被转化为红黑树以减少查找时间复杂度[^5]。 #### 主要特性 - **线程安全性**: 使用分段锁或 CAS 技术来保证多线程环境下的安全性和高效性。 - **高性能**: 由于只锁定部分区域而非全局锁定,因此相比传统的同步容器(如 Hashtable 或 Collections.synchronizedMap() 包装后的 Map),具有更高的吞吐量。 - **可扩展性**: 能够适应大规模并发访问需求。 --- ### ConcurrentHashMap 与 Hashtable 的对比 尽管两者都是线程安全的地图集合类型,但在设计理念和技术细节上有显著差异: | 特性 | ConcurrentHashMap (JDK 1.7/1.8) | Hashtable | |---------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------| | 锁粒度 | 基于 Segments 实现细粒度分区锁(JDK 1.7),或者基于 CAS+synchronized 提供无锁化支持(JDK 1.8)[^5]| 整体加锁(`synchronized`) | | 性能 | 更高的并发处理能力 | 较低效率 | | Null 支持 | 不允许 null 键和值 | 同样不允许 | | 扩展性 | 动态调整大小 | 固定容量 | | 底层存储方式 | JDK 1.7: Array of Segments -> Hash Entry List; JDK 1.8: Node/Bin + Tree | Single array with linked list entries | 从上面表格可以看出,虽然二者都能满足基本功能要求——即保持一致性的同时允许多线程共享资源,但是它们各自侧重方向有所不同:前者追求极致效能表现;后者更注重简单易懂以及兼容旧版 API 设计风格[^5]。 ```java // 示例代码展示如何创建并初始化一个简单的 ConcurrentHaspMap实例 import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; public class Example { public static void main(String[] args){ // 创建一个新的空映射 ConcurrentHashMap<String,Integer> map=new ConcurrentHashMap<>(); // 插入一些初始条目 map.put("one",1); map.put("two",2); System.out.println(map.get("one")); // 输出结果应为 '1' } } ``` ---
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