Java7-8 HashMap与ConcurrentHashMap深度解析

“Java7-8中的HashMap和ConcurrentHashMap全解析.pdf” 在Java编程中，HashMap和ConcurrentHashMap是两种非常重要的数据结构，主要用于存储键值对数据。本资源详细解析了这两个类在Java 7和8中的实现原理和区别。 HashMap在Java 7中的工作原理： 1. **数组初始化**：HashMap使用一个Entry数组存储键值对，数组大小通常是2的幂，以确保高效计算元素的位置。 2. **计算数组位置**：通过哈希函数（hashCode）确定元素在数组中的位置，如果多个元素哈希值相同，则形成链表。 3. **添加节点到链表中**：当新插入元素时，如果该位置已有元素，新元素会添加到链表的末尾。 4. **数组扩容**：当链表长度达到一定阈值（默认为8）且数组负载因子（默认0.75）超过阈值时，HashMap会进行扩容，将原数组大小翻倍，并重新分布所有元素。 5. **get过程分析**：获取元素时，同样通过哈希值找到对应数组位置，然后遍历链表查找目标键值对。 Java 7中的ConcurrentHashMap： 1. **初始化**：ConcurrentHashMap采用分段锁（Segment）机制，每个Segment是一个独立的HashMap，提供了线程安全的插入和检索操作。 2. **put过程**：在插入时，先根据键的哈希值定位到相应的Segment，然后使用CAS（Compare And Swap）操作尝试添加节点，如果失败则获取写入锁并重新尝试。 3. **get过程分析**：与HashMap类似，但线程安全，通过哈希值找到Segment，然后遍历其内部的链表或树。 4. **并发问题分析**：由于ConcurrentHashMap的分段锁设计，多个线程可以并发地修改不同Segment，从而提高并发性能。 Java 8中的HashMap： 1. **put过程分析**：除了基本的插入流程，Java 8引入了红黑树优化，当链表长度超过8时，链表会被转换成红黑树，提高查找效率。 2. **数组扩容**：与Java 7相似，但在扩容时需要处理红黑树的情况。 3. **get过程分析**：现在可以利用红黑树的特性进行更快的查找。 Java 8中的ConcurrentHashMap： 1. **初始化**：Java 8的ConcurrentHashMap取消了Segment，改用ForkJoinPool和 CAS操作来实现并发控制，线程安全性能进一步提升。 2. **put过程**：使用了更精细的锁策略，如CAS操作、自旋等待等，减少了锁的粒度，提高并发性。同时，它使用了类似Java 8 HashMap的树化策略。 3. **链表转红黑树**：当链表长度达到8时，会自动转换为红黑树，减小搜索时间。 4. **扩容**：在扩容时，使用了tryPresize方法预估容量，避免频繁扩容，数据迁移采用transfer方法，保证了并发安全。 5. **get过程分析**：线程安全的查找操作，能够利用红黑树的高效查找特性。 总结，HashMap在Java 7到8的变化主要是引入了红黑树优化，提升了查找和插入性能。而ConcurrentHashMap则在保证线程安全的同时，通过改进锁策略和数据结构，进一步提高了并发性能。理解这两种数据结构的内部机制对于优化并发程序和提高代码性能至关重要。