ConcurrentHashMap

Posted 2020-10-25 一梦三十载

ConcurrentHashMap中的key和value值都不能为null，HashMap中key可以为null，HashTable中key不能为null。
并发编程中ConcurrentHashMap是一个常用的数据结构，在线程安全的基础上提供了更好的写并发能力,是线程安全的类并不能保证使用了ConcurrentHashMap的操作都是线程安全的,大量的利用了volatile,final，CAS等lock-free技术来减少锁竞争对于性能的影响
使用分段锁技术,将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候,
其他段的数据也能被其他线程访问，每个Segment段（继承ReentrantLock），能够实现真正的并发访问

ConcurrentHashMap中主要实体类就是三个：ConcurrentHashMap（整个Hash表）,Segment（桶），HashEntry（节点）

put方法的线程会获得锁，只有当此线程的put方法执行结束后才会释放锁,获得锁的线程会通知其他试图操作put方法的线程，并通知其他线程出于等待状态，直到释放锁后，其他线程才会去重新竞争锁。保证了ConcurrentHashMap的线程安全

get方法无需加锁，由于其中涉及到的共享变量都使用volatile修饰，volatile可以保证内存可见性，所以不会读取到过期数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。HashEntry代表每个hash链中的一个节点，其结构如下所示：

static final class HashEntry<K,V> {

         final K key;  final int hash;   

         volatile V value;  volatile HashEntry<K,V> next;

}

总结：
ConcurrentHashMap使用了线程锁分段技术，每次访问只允许一个线程修改哈希表的映射关系，所以是线程安全的

ConcurrentHashMap采用了非常精妙的"分段锁"策略，ConcurrentHashMap的主干是个Segment数组Segment继承了ReentrantLock，所以它就是一种可重入锁（ReentrantLock)。在ConcurrentHashMap，一个Segment就是一个子哈希表，Segment里维护了一个HashEntry数组，并发环境下，对于不同Segment的数据进行操作是不用考虑锁竞争的。（理论上就允许16个线程并发执行） 

Segment类似于HashMap，一个Segment维护着一个HashEntry数组
如果用户不指定则会使用默认值，initialCapacity为16，loadFactor为0.75（负载因子，扩容时需要参考），concurrentLevel为
16

 

可以使用CocurrentHashMap来代替Hashtable吗？

这是一个很热门的面试题，因为ConcurrentHashMap越来越多人用了。Hashtable是synchronized的，但是ConcurrentHashMap同步性能更好，因为它仅仅根据同步级别对map的一部分进行上锁。ConcurrentHashMap当然可以代替HashTable，但是HashTable提供更强的线程安全性