简要概述ConcurrentHashMap的数据结构及底层原理
时间: 2023-03-13 09:12:28 浏览: 79
ConcurrentHashMap的数据结构是基于Segment的分段锁实现的,它把整个HashMap拆分成N个Segment段,每个Segment本质上是一个小的Hashtable,每一个Segment有自己的锁,所以当多个线程访问不同的段时,它们之间不会发生冲突。底层原理是采用了分段锁的机制,将数据分段,每一段都需要获取锁才能进行操作,从而保证操作的原子性和可见性。
相关问题
ConcurrentHashMap 数据结构以及底层原理
ConcurrentHashMap 是 Java 中的一个线程安全的哈希表数据结构。它是通过分割桶(Segment)来实现并发访问的。
底层原理:
1. ConcurrentHashMap 内部由一个固定数量的 Segment 数组组成,每个 Segment 都是一个类似于 HashMap 的哈希表结构。
2. 每个 Segment 维护了一个 HashEntry 数组,每个 HashEntry 包含一个键值对。
3. ConcurrentHashMap 使用和 HashMap 类似的哈希算法来确定元素在哪个 Segment 中存储。
4. 在读取数据时,由于每个 Segment 都有自己的锁,多个线程可以同时读取不同的 Segment,实现了并发读取。
5. 在更新数据时,需要获取对应 Segment 的锁,保证同一时间只有一个线程对该 Segment 进行写操作,从而实现了并发写入。
6. 当一个线程对某个 Segment 进行写操作时,其他线程仍然可以对其他 Segment 进行读操作,提高了并发读取的性能。
7. 当多个线程争夺同一个 Segment 的锁时,ConcurrentHashMap 使用自旋锁的方式(JDK 1.8 之前)或者 CAS 算法(JDK 1.8 及之后)来实现并发控制,从而减少了锁竞争的开销。
ConcurrentHashMap 的设计使得在多线程环境下可以高效地进行读操作,并且在写操作上也有一定的并发性能。但需要注意的是,对于大部分场景,使用 ConcurrentHashMap 可能比普通的 HashMap 更复杂,因此在单线程环境下,使用普通的 HashMap 可能更合适。
ConcurrentHashMap底层结构和原理
ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现,它是基于哈希表的并发容器,具有高效的读取和更新操作。下面是ConcurrentHashMap的底层结构和原理:
1. 底层数据结构:ConcurrentHashMap使用了分段锁的机制,内部维护了一个Segment数组,每个Segment都是一个类似于HashMap的结构,即一个数组加链表或红黑树。
2. 分段锁:ConcurrentHashMap使用了分段锁的概念,将整个哈希表分为多个段(Segment),每个段都是一个独立的哈希表。不同的线程可以同时访问不同的段,从而实现了并发访问。
3. Hash定位:当进行插入、查找或删除操作时,首先根据键的哈希值定位到对应的段(Segment),然后在该段内部进行操作。
4. Segment内部结构:每个Segment内部包含一个HashEntry数组,数组中的每个元素是一个链表或红黑树的头节点。链表和红黑树用于解决哈希冲突,提高查找效率。
5. CAS操作:在并发环境下,ConcurrentHashMap使用了CAS(Compare and Swap)操作来实现线程安全。CAS操作是一种乐观锁策略,通过比较当前值与期望值是否相等来判断是否更新数据。
6. 扩容机制:当ConcurrentHashMap中的元素数量达到一定阈值时,会触发扩容操作。在扩容过程中,会创建一个新的数组,并将原有的元素重新分配到新数组中,同时保持并发访问的一致性。