ConcurrentHashMap详解(作用原理及使用场景)

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是Java集合框架中的一个线程安全的哈希表实现，它支持高效地并发访问和修改操作。

ConcurrentHashMap作用

我们知道HashMap是线程不安全的，在多线程环境下，使用Hashmap进行put操作会引起死循环，所以在并发情况下不能使用HashMap。

所以为了解决这个问题，ConcurrentHashMap就出现了，ConcurrentHashMap就是HashMap的多线程安全版本。

通常情况下，ConcurrentHashMap适用于需要高效并发访问和修改的场景，如并发编程中的缓存、计数器等。

ConcurrentHashMap原理

ConcurrentHashMap使用了锁分段技术、CAS、 volatile 变量来保证线程安全和数据可见性。

谈到ConcurrentHashMap原理，这里需要谈下JDK1.7和JDK1.8两个版本的ConcurrentHashMap的实现。

1.JDK1.7 ConcurrentHashMap实现原理

在JDK1.7中ConcurrentHashMap采用了数组+Segment+分段锁的方式实现。

如下图所示：
ConcurrentHashMap详解(作用原理及使用场景)-mikechen

ConcurrentHashMap采用了分段锁机制，内部将整个哈希表分成多个小的段，每个段有自己的锁。

在并发访问时，只需要锁住对应的段，而不是整个哈希表。

这种设计使得在不同的段上进行并发访问时，线程之间不会相互阻塞，从而能够提高并发性能。

2.JDK1.8 ConcurrentHashMap实现原理

JDK8中ConcurrentHashMap参考了JDK8 HashMap的实现，进行全面升级。

如下图所示：

ConcurrentHashMap详解(作用原理及使用场景)-mikechen

采用了数组+链表+红黑树的实现方式来设计，JDK8中彻底放弃了Segment转而采用的是Node，其设计思想也不再是JDK1.7中的分段锁思想。

在JDK8中ConcurrentHashMap的结构，采用了synchronized+CAS+HashEntry+红黑树的方式来实现。

JDK 1.8版本的ConcurrentHashMap原理实现优势，主要在于亮点：

1.锁的颗粒度更小，当数据落在数组上时，使用cas锁头节点，当发生冲突时数据落在节点上时，使用synchronized锁冲突的节点减少了并发冲突。

2.当链表长度>8时，将会转化为红黑树，查询效率更高。

ConcurrentHashMap使用示例

下面是 ConcurrentHashMap 的使用示例：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        map.put("key1", "value1");
        map.put("key2", "value2");
        map.put("key3", "value3");
        
        String value1 = map.get("key1");
        String value2 = map.get("key2");
        String value3 = map.get("key3");
        
        System.out.println(value1);
        System.out.println(value2);
        System.out.println(value3);
    }
}

以上示例中，我们首先创建了一个 ConcurrentHashMap 对象，然后向其中添加了三个键值对。

ConcurrentHashMap使用场景

在以下情况下，可以考虑使用 ConcurrentHashMap：

需要高并发读写的场景：ConcurrentHashMap 的读操作不会被阻塞，因此可以支持高并发的读取。同时，它的写操作也是线程安全的，可以避免多个线程同时修改同一个数据的问题。
需要高效的并发性能：相对于 Hashtable 或者 Collections.synchronizedMap() 等同步的哈希表实现，ConcurrentHashMap 在高并发情况下有更好的性能表现。
需要灵活的容量控制：ConcurrentHashMap 允许设置初始化容量和负载因子，可以根据实际情况进行调整，以达到更好的性能表现。

以上就是ConcurrentHashMap的详解，希望对你掌握ConcurrentHashMap有所帮助！

作者简介

陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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