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容器——ConcurrentHashMap的底层实现原理

文章目录

  • ConcurrentHashMap的底层实现原理
    • 1、HashMap线程不安全
    • 2、HashTable效率低下
    • 3、ConcurrentHashMap的底层实现原理
      • 3.1JDK1.7中的ConcurrentHashMap
      • 3.2JDK1.8中的ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap的底层实现原理

1、HashMap线程不安全

HashMap是线程不安全的。
HashMap在并发执行put操作是会引起死循环，是因为多线程情况下在put（）时进行resize（）的扩容操作，执行transfer（）的时候会导致HashMap的Entry链表形成环形数据结构，一旦形成环形数据结构，Entry的next节点永远不为空，就会产生死循环。

Map接口（代码模拟HashMap的底层实现）

HashMap的底层实现原理？（JDK1.7与JDK1.8源码分析对比）

2、HashTable效率低下

HashTable使用synchronized来保证线程的安全，但是在线程竞争激烈的情况下锁住整张表，效率非常低下。
当一个线程访问HashTable的同步方法，其他方法访问HashTable的同步方法时，会进入阻塞或者轮询状态。如果线程1使用put进行元素添加，线程2不但不能用put方法添加于元素同是也无法用get方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。
HashMap和HashTable的区别？

3、ConcurrentHashMap的底层实现原理

3.1JDK1.7中的ConcurrentHashMap

JDK1.7中，ConcurrentHashMap采用的是锁分段技术。

HashTable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因是所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁，假如容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效提高并发访问效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术。首先将数据分成一段一段地存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

jdk1.7中采用Segment + HashEntry的方式进行实现，结构如下：

ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment是一种可重入锁（ReentrantLock），在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色；HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组。Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构。一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素，每个Segment守护着一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得与它对应的Segment锁，如下图所示。

3.2JDK1.8中的ConcurrentHashMap

1.7中解决了并发问题，并且能支持 N 个 Segment 这么多次数的并发，但依然存在 HashMap 在 1.7 版本中的问题。那就是查询遍历链表效率太低。
1.8中放弃了Segment臃肿的设计，取而代之的是采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全进行实现。锁住的是一个Node。
总体结构是数组+链表（红黑树），实现线程安全是通过Node+CAS+Synchronized实现的。

参考链接：分段锁的理解

本文标签： 容器ConcurrentHashMap的底层实现原理

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