JDK8 ConcurrentHashMap源码详解：线程安全与CAS算法的应用

在本章节中，我们将深入剖析JDK8版本的ConcurrentHashMap源码。作为Java并发编程中的一个重要类，ConcurrentHashMap相较于老版的HashTable，提供了更高的并发性能。它采用了一种不同于Segment锁段的机制，即基于AtomicStampedReference和CAS（Compare-and-Swap）算法来实现线程安全。这种设计允许在并发操作下保持高效的性能，避免了全局锁带来的性能瓶颈。 1. 重要属性： - `sizeCtl` 是一个关键属性，它既是控制标志又是计数器。在不同的场景下，`sizeCtl`有不同的含义： - 负数表示初始化或扩容过程中，如 `-1` 表示正在初始化，`-N` 表示N-1个线程正在进行扩容。 - 正数或0表示哈希表未初始化，`sizeCtl`的值反映了下一次扩容的阈值，通常为当前容量的0.75倍，与loadFactor相关联。 2. 内部类： - `Node`：这是ConcurrentHashMap的核心内部类，用于存储key-value对。与HashMap类似，但包含了一些额外的特性以支持并发： - Node结构包含一个键（K）、值（V），以及两个引用字段，用于链接哈希表中的元素和处理链表和红黑树结构（在负载较高时）。 - 在JDK8中，Node的结构进行了优化，减少了锁的粒度，提高了并发性能。 3. 数据结构： - `table` 是一个volatile数组，用于存储键值对，其大小始终为2的幂次。数组访问直接由迭代器完成，提高了查找效率。 4. 性能优化： - ConcurrentHashMap通过细致的锁设计，避免了HashTable为每个方法添加全局锁的做法，从而减少锁竞争，提升并发处理能力。 - 通过TreeBin、Traverser等辅助内部类，实现了基于红黑树的动态扩容策略，确保在高并发情况下仍能维持良好的性能。 JDK8版本的ConcurrentHashMap在设计上更为精细，通过CAS算法、动态调整大小的策略以及多级数据结构，兼顾了并发性和性能，是现代并发编程中不可或缺的数据结构。理解和掌握这些源码细节，有助于开发者更好地运用ConcurrentHashMap进行并发编程和系统设计。