concurrentHashMap为什么是线程安全的？

Posted 2023-04-06 zqlmianshi

ConcurrentHashMap是线程安全的。它可以被多个线程同时使用而不需要额外的同步措施（比如使用synchronized）来保证线程安全。这是因为ConcurrentHashMap内部使用了一些非常高效的机制来保证线程安全，包括：

1. 分段锁：ConcurrentHashMap将数据分成多个段，每个段都有自己的锁。这样，在多线程环境下，每个线程只需要获得自己段的锁，而不需要获得整个Map的锁，从而大大减少了锁的竞争。

2. CAS操作：ConcurrentHashMap内部使用了一些原子操作（比如compare-and-swap）来实现对数据的并发访问和修改。这些操作是原子性的，可以保证在多线程环境下数据的一致性。

3. 高效的迭代器：ConcurrentHashMap提供了一些高效的迭代器来遍历Map中的数据。这些迭代器是弱一致性的，可以在遍历的同时进行数据的修改，但是可以保证每个元素最多被访问一次，且不会出现重复访问的情况。

综上所述，ConcurrentHashMap通过分段锁、CAS操作和高效的迭代器等技术来保证线程安全，并且具有很高的并发性能。

HashMap线程不安全 | 线程安全的 ConcurrentHashMap

• • • • 0. HashMap是线程不安全的:
      • 1. HashTable的线程安全：
      • 2. Collections.synchronizedMap(hashMap)的线程安全：
      • 3. ConcurrentHashMap的线程安全：
      • •  3.1. ConcurrentHashMap 1.7：
        •  3.2. ConcurrentHashMap 1.8：

0. HashMap是线程不安全的:

   JDK1.8之前多线程同时进行put操作，并且同时进行扩容的时候可能会出现环形链表，导致死循环的发生
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 【原因】：扩容采用的是“头插法”，会导致同一索引位置的节点在扩容后顺序反掉。

   JDK1.8后采用的是“尾插法”，所以扩容时不存在死循环问题，但在链表转换树或者对树进行操作的时候会出现线程安全的问题。
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 【参考】：HashMap在jdk1.8也会出现死循环的问题

   当然，HashMap在迭代遍历循环中修改集合结构，都会报并发修改异常ConcurrentModificationException
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 【参考】：集合遍历修改ConcurrentModificationException异常

1. HashTable的线程安全：

 HashTable是线程安全的，因为它的方法都是同步方法，即synchronize修饰的

2. Collections.synchronizedMap(hashMap)的线程安全：

   利用工具类Collections将线程不安全的map转换为线程安全的map。
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 【原理】：Collections的内部类SynchronizedMap引入mutex对象，所有map操作都通过同步代码块进行，锁住的是mutex对象。

3. ConcurrentHashMap的线程安全：

 3.1. ConcurrentHashMap 1.7：

• 底层：数组（Segment）+ 数组（HashEntry）+ 链表（HashEntry节点）
• put操作：头插链表
• 原理：通过ReentrantLock锁住Segments数组对象，只要在不同Segments的节点数据，就能并发安全操作
• Segment的个数一旦初始化就不能改变，默认Segment的个数是16，所以JDK1.7 默认支持最多16个线程并发

 3.2. ConcurrentHashMap 1.8：

• 底层：Node数组 + 链表 + 红黑树
• put操作：尾插链表
• 原理：锁住的是链表头节点对象，通过CAS和synchronize来保证线程安全。JDK1.8引入synchronize锁升级策略，性能和Lock差不多了
• 和HashMap一样，链表大于8且Node数组大于64就会转红黑树。

 相对于JDK1.7 之恶杰锁住的是链表头节点，而不是分段数组Segments，锁粒度变小，并发能力变高