ConcurrentHashMap的线程安全机制与分段锁详解

在Java并发编程中，ConcurrentHashMap是一个重要的线程安全的哈希映射容器，它是从JDK1.5的Concurrent包引入的，以解决HashMap在多线程环境中的线程不安全问题。HashMap由于其内部设计，并非线程安全，当多个线程同时访问时，如果没有适当的同步机制，可能会导致数据竞争和不一致的结果。 ConcurrentHashMap的核心在于其"分段锁"（也称为分块锁或Segmented HashMap）的设计。这个设计将整个大Map拆分成多个独立的、互不影响的小HashMap，每个小HashMap称为一个Segment。每个Segment内部有自己的锁，当进行put或get操作时，首先通过key的hashCode计算出它应该被存储在哪个Segment，然后在这个特定的Segment上进行操作，这样就实现了并发访问的隔离性。 在上述给出的测试程序中，三个线程分别试图往map中插入不同的键值对。由于ConcurrentHashMap默认的Segment数组长度为16，根据其segmentFor算法，3和4的hashCode都将落入索引1的位置，而7的hashCode则对应索引12。这样，这三个线程实际上是在不同的Segment上执行put操作，从而避免了全局锁的竞争，提高了并发性能。 当Thread1和Thread2并发执行时，它们会争夺Segment[1]上的锁，但不会阻塞其他线程对Segment[12]的操作。只有当某个Segment上的操作完成并释放锁后，其他线程才能获取该锁进行相应的操作。这种锁粒度的控制使得ConcurrentHashMap在多线程环境中保持了很高的并发性能，同时也避免了像HashTable那样全面的synchronized带来的性能瓶颈。 总结来说，ConcurrentHashMap通过分段锁设计实现了线程安全，每个Segment之间独立且并发访问，这使得它在处理大量并发操作时表现得更为高效。理解和掌握这种设计模式对于编写高并发、高性能的Java应用程序至关重要。