Java ConcurrentHashMap深度解析：JDK1.7与JDK1.8的区别

"Java 多线程与并发(13-26)-JUC集合- ConcurrentHashMap详解" 在Java多线程编程中，`ConcurrentHashMap`是一个非常重要的并发集合类，它提供了高度并发的性能以及线程安全的访问。本资料主要探讨了`ConcurrentHashMap`在JDK 1.7和1.8中的实现方式及其差异。 在JDK 1.7之前，`ConcurrentHashMap`采用了分段锁（Segment）的设计理念，将整个哈希表分割成多个独立的段，每个段拥有自己的锁。这样，当多个线程同时访问不同段时，它们可以并行执行，提高了并发性能。然而，由于每个段内部仍然使用了`Hashtable`的同步机制，即`synchronized`关键字，因此在高并发场景下，如果所有的操作都集中在某一个段，性能仍然会受到限制。`ConcurrentHashMap`在JDK 1.7中的默认分段数（concurrencyLevel）是16，一旦初始化，就不能再扩容。 `ConcurrentHashMap`在JDK 1.7中的put操作分为以下几个步骤： 1. 计算key的哈希值，确定所在的段。 2. 获取该段的锁。 3. 在该段内进行put操作，如果发生冲突，则将新元素添加到链表中。 4. 放开锁。如果某个段内的链表长度超过一定阈值（如8），则会进行链表到红黑树的转换，以优化查找性能。 5. 当一个段内部的数组容量达到其负载因子的阈值时，会进行rehash操作，但这只会影响该段内部的数组，而不是整个`ConcurrentHashMap`。 JDK 1.8的`ConcurrentHashMap`采用了不同的设计，它不再使用分段锁，而是基于 CAS（Compare and Swap，比较并交换）原子操作和Synchronized来保证线程安全。数据结构由数组+链表+红黑树组成，当链表长度达到8时，会自动转换为红黑树，以降低查找、插入和删除的时间复杂度。 在JDK 1.8中，put操作的流程如下： 1. 计算key的哈希值，确定在数组中的位置。 2. 使用CAS尝试在指定位置插入元素，如果失败，说明有其他线程正在操作，此时会进行自旋等待，直到插入成功。 3. 如果插入位置已存在元素，会尝试将其转换为红黑树节点，并进行树的插入操作。 4. 当数组容量不足时，会使用`tryPresize`方法预先扩展容量，而不是等到插入时再进行rehash。 JDK 1.8的`ConcurrentHashMap`在进行数据迁移时，使用了`transfer`方法，这个过程会在扩容时发生，将旧的桶中的元素重新计算哈希并放入新的桶中。通过`transfer`，JDK 1.8可以在不锁定整个表的情况下完成扩容，提高了并发性能。 总结来说，`ConcurrentHashMap`从JDK 1.7到1.8的改进主要是从分段锁机制转向了更细粒度的锁和CAS操作，以及引入了红黑树来优化链表过长的情况，这些改变显著提升了并发性能。理解`ConcurrentHashMap`的实现原理对于进行高性能并发编程至关重要，特别是在处理大规模并发数据存储和检索的场景下。