ConcurrentHashMap的实现原理
ConcurrentHashMap 的实现原理 ConcurrentHashMap 是 Java 中一个高效的线程安全的哈希表实现,它的实现原理可以分为两部分:JDK1.7 中的实现和 JDK8 中的实现。 JDK1.7 中的实现 在 JDK1.7 中,ConcurrentHashMap 采用了数组+Segment 分段锁+单向链表的方式实现。其中,Segment 分段锁是 ConcurrentHashMap 中的核心组件,它继承自 ReentrantLock,内部拥有一个 Entry 数组,数组中的每个元素又是一个链表。这种结构使得 ConcurrentHashMap能够实现真正的并发访问。 ConcurrentHashMap 定位一个元素的过程需要进行两次 Hash 操作。第一次 Hash 定位到 Segment,第二次 Hash 定位到元素所在的链表的头部。这种结构的优点是写操作的时候可以只对元素所在的 Segment 进行加锁,不会影响到其他的 Segment,这样,在最理想的情况下,ConcurrentHashMap 可以最高同时支持 Segment 数量大小的写操作。但是,这种结构也带来了 Hash 过程要比普通的 HashMap 要长的缺点。 JDK8 中的实现 在 JDK8 中,ConcurrentHashMap 采用了数组+链表+红黑树的实现方式来设计,内部大量采用 CAS 操作。CAS 是一种基于锁的操作,而且是乐观锁。Node 是 ConcurrentHashMap 中的一个基本组件,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。 JDK8 中 ConcurrentHashMap 的结构由于引入了红黑树,使得 ConcurrentHashMap 的实现非常复杂,红黑树是一种性能非常好的二叉查找树,其查找性能为 O(logN),但是其实现过程也非常复杂,而且可读性也非常差。在链表的长度大于某个阈值的时候,ConcurrentHashMap 会将链表转换成红黑树进一步提高其查找性能。 ConcurrentHashMap 的优点 ConcurrentHashMap 的实现原理使得它具有很高的并发能力,在高并发情况下,ConcurrentHashMap 的性能要比普通的 HashMap 好很多。同时,ConcurrentHashMap 也提供了非常好的线程安全性,能够确保多个线程同时访问 ConcurrentHashMap 时的安全性。 ConcurrentHashMap 的应用 ConcurrentHashMap 广泛应用于 Java 开发中,例如,在大型的 Web 应用程序中,ConcurrentHashMap 可以用来存储用户的 Session 信息,在分布式系统中,ConcurrentHashMap 可以用来存储分布式锁等。