HashMap和ConcurrentHashMap区别

HashMap是线程不安全的，而线程安全类Hashtable只是简单的在方法上加锁实现线程安全，效率低下，所以通常使用ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap不允许空键值对，否则异常；

1.ConcurrentHashMap怎样做到线程安全的？

可以通过减少锁竞争来优化并发性能，而ConcurrentHashMap则在JDK8-使用了锁分段（减小锁范围）、JDK8开始大量使用CAS(乐观锁，减小上下文切换开销，无阻塞)和少量的同步代码块技术

Jdk1.8的实现降低锁的粒度，JDK1.7版本锁的粒度是基于Segment的，包含多个HashEntry，而JDK1.8锁的粒度就是HashEntry(首节点)

Segment本身是基于ReentrantLock实现的加锁和释放锁的操作，这样就能保证多个线程同时访问ConcurrentHashMap时，同一时间只有一个线程能操作相应的节点，这样就保证了ConcurrentHashMap的线程安全了。也就是说ConcurrentHashMap的线程安全是建立在Segment 加锁的基础上的，所以我们把它称之为分段锁。

总结

ConcurrentHashMap 在 JDK 1.7 时使用的是数据加链表的形式实现的，其中数组分为两类：大数组 Segment 和小数组 HashEntry，而加锁是通过给 Segment 添加 ReentrantLock 锁来实现线程安全的。而 JDK 1.8 中 ConcurrentHashMap 使用的是数组+链表/红黑树的方式实现的，它是通过 CAS 或 synchronized 来实现线程安全的，并且它的锁粒度更小，查询性能也更高。

节点类型

Node节点

static class Node implements Map.Entry{
 
final int hash;
 
final K key;
 
volatile V val;
 
volatile Node next;
 
}

默认桶上的节点就是Node结点。Node只有一个next指针，是一个单链表，提供find方法实现链表查询

当出现Hash冲突时，Node节点会首先以链表的形式链接到table上，当结点数量超过一定数目时，链表会转化为红黑树。

TreeNode节点

static final class TreeNode extends Node {
 
TreeNode root;
 
volatile TreeNode first;
 
volatile Thread waiter;
 
volatile int lockState;
 
static final int WRITER=1；
 
static final int WAITER=2;
 
static final int READER=4;
 
}

TreeBin 会直接链接到table[i] 一桶上面，该节点提供了一系列红黑树相关的操作，以及加锁、解锁操作。

另外TreeBin提供了一系列的操作

TreeBin（TreeNode b）,将以b为头结点的链表转换为红黑树

lockRoot(),对红黑树的根节点加写锁

unlockRoot(),释放写锁

find(int h，Object k), 从根结点开始遍历查找，找到相等的节点就返回它，没找到就返回null,当存在写锁时，以链表方式进行查找，不阻塞读锁。

ForwardingNode

static final class ForwardingNode extends Node{
 
final Node[] nextTable;
 
}

ForwardingNode在table扩容时使用，内部记录了扩容后的table，即nextTable中，在原table 的槽内放置一个ForwardingNode

ForwardingNode是一种临时节点，在扩容进行中才会出现，hash值固定为-1，且不存储实际数据

如果旧table数组的一个hash桶中全部的结点都迁移到了新table中，则在这个桶中放置一个ForwardingNode

ForwardingNode是一种临时结点，在扩容进行中才会出现，hash值固定为-1，且不存储实际数据如果旧table数组的一个hash桶中全部的结点都迁移到了新table中，则在这个桶中放置一个ForwardingNode读操作碰到ForwardingNode时，将操作转发到扩容后的新table数组上去执行；写操作碰见它时，则尝试帮助扩容，扩容是支持多线程一起扩容。

ReservationNode保留结点

static final class ReservationNode extends Node{
 
ReservationNode(){
 
super(RESERVED,null,null);
 
}
 
Node find(int h,Object k){
 
return null;
 
}}

在并发场景下、在从Key不存在到插入的时间间隔内，为了防止哈希槽被其他线程抢占，当前线程会使用一个reservationNode节点放到槽中并加锁，从而保证线程安全

hash值固定为-3，不保存实际数据。只在computeIfAbsent和compute这两个函数式API中充当占位符加锁使用

总结：

就算有多个线程同时进行put操作，在初始化数组时使用了乐观锁CAS操作来决定 到底是哪个线程有资格进行初始化，其他线程均只能等待。

用到的并发技巧：

• volatile变量（sizeCtl）：它是一个标记位，用来告诉其他线程这个坑位有没有人在，其线程间的可见性由volatile保证。

• CAS操作：CAS操作保证了设置sizeCtl标记位的原子性，保证了只有一个线程能设置成功