什么是ConcurrentHashMap？

目录

ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的？底层是如何实现的？

JDK1.7如何实现？

JDK1.8如何实现？

JDK1.8ConcurrentHashMap是如何实现线程安全的？

总结

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ConcurrentHashMap，它是HashMap高并发的版本,线程安全。

hashmap在并发操作时会出现各种问题，比如死循环问题、数据覆盖[??]等问题，使用ConcurrentHashMap就可以进行解决。

ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的？底层是如何实现的？

JDK1.7如何实现？

在jdk1.7中，它采用数组+链表的方式进行实现，而数组又分为大数组Segment和小数组HashEntry，【大数组Segment【部分，分割】可以理解为Mysql中的数据库，而每个数据库（Segment）中又有很多张表HashEntry，每个HashEntry中又有很多条数据，这些数据是采用链表的方式进行连接的，然后加锁是通过给Segment添加ReentrantLock可重入锁来实现线程安全的，如图

JDK1.8如何实现？

而JDK1.8过后，采用了数组+链表+红黑树的方式优化了ConcurrentHashMap的实现，具体实现方式为才链表长度大于8，并且数组长度大于64时，链表就会升级成红黑树的结构（查询效率就会更高）

JDK1.8ConcurrentHashMap是如何实现线程安全的？

当调用put方法时，会使用的CAS+Volatile【不稳定的】或synchronized的方式来保证线程安全的，核心源码如下，

public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }
 
    /** Implementation for put and putIfAbsent */
    final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node[] tab = table;;) {
            Node f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

从源码可以看出，添加元素首先会判断容器是否为空，如果为空则使用volatile加CAS来初始化

如果容器不为空，则根据需要存储的元素计算出在容器该位置中是否为空，如果为空，则利用【乐观锁】CAS设置该节点，如果不为空则使用synchronized加锁，遍历桶table中的数据，替换或新增节点到桶中，最后判断是否需要转换成红黑树【判断链表长度和数组长度】，这样就能保证并发的访问时，线程是安全的了。

总结

ConcurrentHashMap是在头节点加锁保证线程安全的，锁的粒度【就是锁的代码更少了】相比segment来说更小了，发送锁冲突和加锁的频率降低了。并发操作时，执行效率就更高了。

JDK1.8使用的红黑树结构优化了之前的链表结构，当数据量比较大的时候，查询效率就得到了很大的提升，时间复杂度从之前的O（n）优化到了O（logn）