Java-并发容器之ConcurrentHashMap
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2023-06-14
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并发容器之 ConcurrentHashMap(JDK
1.8 版本)
1.ConcurrentHashmap 简介
在使用 HashMap 时在多线程情况下扩容会出现 CPU 接近 100%的情况，因为
hashmap 并不是线程安全的，通常我们可以使用在 java 体系中古老的
hashtable 类，该类基本上所有的方法都采用 synchronized 进行线程安全的控制，
可想而知，在高并发的情况下，每次只有一个线程能够获取对象监视器锁，这样
的并发性能的确不令人满意。另外一种方式通过 Collections 的 Map<K,V>
synchronizedMap(Map<K,V> m)将 hashmap 包装成一个线程安全的 map。比如
SynchronzedMap 的 put 方法源码为：
public V put(K key, V value) {
synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
}
实际上 SynchronizedMap 实现依然是采用 synchronized 独占式锁进行线程安
全的并发控制的。同样，这种方案的性能也是令人不太满意的。针对这种境况，
Doug Lea 大师不遗余力的为我们创造了一些线程安全的并发容器，让每一个
java 开发人员倍感幸福。相对于 hashmap 来说，ConcurrentHashMap 就是线程
安全的 map，其中利用了锁分段的思想提高了并发度。
ConcurrentHashMap 在 JDK1.6 的版本网上资料很多，有兴趣的可以去看看。
JDK 1.6 版本关键要素：
1. segment 继承了 ReentrantLock 充当锁的角色，为每一个 segment 提供了线程安全
的保障；
2. segment 维护了哈希散列表的若干个桶，每个桶由 HashEntry 构成的链表。
而到了 JDK 1.8 的 ConcurrentHashMap 就有了很大的变化，光是代码量就足足
增加了很多。1.8 版本舍弃了 segment，并且大量使用了 synchronized，以及 CAS
无锁操作以保证 ConcurrentHashMap 操作的线程安全性。至于为什么不用
ReentrantLock 而是 Synchronzied 呢？实际上，synchronzied 做了很多的优化，
包括偏向锁，轻量级锁，重量级锁，可以依次向上升级锁状态，但不能降级（关
于 synchronized 可以看这篇文章[2]），因此，使用 synchronized 相较于
ReentrantLock 的性能会持平甚至在某些情况更优，具体的性能测试可以去网上
查阅一些资料。另外，底层数据结构改变为采用数组+链表+红黑树的数据形式。
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