Java HashMap与ConcurrentHashMap深度解析

"这篇文章除了探讨HashMap和ConcurrentHashMap的基本概念，还涉及它们在Java7和Java8中的变化，特别关注Java8中的新特性。作者建议初学者按照特定顺序阅读，以便更好地理解这两个数据结构。文章指出，阅读源码需要对基本的并发概念如CAS、ReentrantLock和UNSAFE操作有所了解，并且Java8的HashMap引入了红黑树，但文章并未深入讲解。" 在Java编程中，HashMap和ConcurrentHashMap是两种重要的数据结构，用于存储键值对。HashMap是一个非线程安全的容器，适合在单线程环境下使用，而ConcurrentHashMap则为线程安全的版本，可以在多线程环境中高效工作。 **Java7 HashMap** Java7的HashMap内部是一个基于数组的链表结构，数组的每个元素都是一个Entry对象，包含key、value、hash值和指向下一个Entry的引用。当多个元素具有相同的哈希值时，它们会形成一个单向链表。HashMap的容量(capacity)总是2的幂，负载因子(load factor)默认为0.75，当元素数量达到threshold（capacity * loadFactor）时，HashMap会进行扩容，新的容量是原容量的2倍。在put过程中，HashMap根据key的hash值计算出其在数组中的位置，如果该位置已有元素，就通过链表结构找到合适的位置插入。 **Java7 ConcurrentHashMap** 相比于HashMap，Java7的ConcurrentHashMap采用了分段锁的设计，将整个HashMap分成多个段（Segment），每个段都是一个独立的HashMap，这允许在多线程环境下并行地读写不同的段，提高了并发性能。每个段内部的结构与HashMap类似，但是加锁机制使得并发操作更为高效。 **Java8 HashMap** 在Java8中，HashMap进行了优化，引入了链表到红黑树的转换，当链表长度超过一定阈值（通常为8）时，会将链表转换为红黑树，以减少查找时间。此外，Java8的HashMap仍然保持了非线程安全的特性，适合在单线程环境或已同步的多线程环境中使用。 **Java8 ConcurrentHashMap** Java8的ConcurrentHashMap进一步改进了并发性能，不再使用分段锁，而是采用CAS（Compare and Swap）和Fork/Join框架实现。它将整个数据结构划分为多个桶（buckets），每个桶可以是链表或红黑树，实现了更高程度的并发性和更少的锁竞争。在并发put操作时，Java8的ConcurrentHashMap能更高效地处理冲突，减少了锁的使用，提高了并发性能。 HashMap和ConcurrentHashMap在Java7到Java8的演进中都做了相应的优化，以适应并发环境的需求。理解它们的工作原理和差异对于编写高效的并发代码至关重要。在阅读和学习这两个数据结构时，对并发概念、源码分析和设计思想的掌握是非常必要的。