Java之HashMap系列--ConcurrentHashMap的原理

IT利刃出鞘

已于 2023-07-18 13:44:16 修改

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文章标签： java

于 2021-10-27 20:01:17 首次发布

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简介

本文介绍Java中的ConcurrentHashMap的原理。

JDK7与JDK8区别

项	JDK1.7	JDK1.8
实现方式	HashMap（数组 + 链表）	HashMap（数组 + 链表 + 红黑树）
保证线程安全的方式	使用ReentrantLock 对 Segment同步	读操作：volatile；写操作：synchronized + CAS
粒度	对需要进行数据操作的Segment加锁	对每个桶（数组项）加锁

JDK8原理概述

概述

JDK8中ConcurrentHashMap结构基本上和HashMap一样，采用了HashMap（数组 + 链表 + 红黑树） + synchronized + CAS 的实现方式来设计。读操作使用volatile，写操作使用synchronized 和CAS。

CAS：在判断数组中当前位置为null的时候，使用CAS把这个新的Node写入数组中对应的位置。

synchronized ：当数组中的指定位置不为空时，通过加锁来添加这个节点进入数组(链表<8)或者是红黑树（链表>=8）

JDK8中采用的是Node（放弃了Segment）。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。

class Node<K,V>implements Map.Entry<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    volatile V val;
    volatile Node<K,V> next;
    
    //... 省略部分代码
}

JDK8源码分析

put

线程访问哈希表的bucket时，使用 sychronized关键字，防止多个线程同时操作同一个 bucket(即锁住bucket)。如果该结点的 hash值不少于0，则遍历链表更新节点或插入新节点；如果该节点是TreeBin类型的节点，说明是红黑树结构，则通过putTreeVal方法往红黑树中插入节点；更新了节点数量，还要考虑扩容和链表转红黑树。

上边是文章的部分内容，为便于维护，全文已迁移到此网址：Java-ConcurrentHashMap的原理 - 自学精灵