ConcurrentHashMap是Java中線程安全的哈希表實(shí)現(xiàn)。

ConcurrentHashMap的由來(lái)：

Java 7和Java 8中ConcurrentHashMap的實(shí)現(xiàn)原理的簡(jiǎn)要解析：

Java 7中的ConcurrentHashMap實(shí)現(xiàn)原理：

分段鎖（Segment-based Locking）

• Java 7中的ConcurrentHashMap采用分段鎖的機(jī)制，將整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分割為多個(gè)段（Segment）。
• 每個(gè)段維護(hù)一個(gè)自己的哈希表，具有自己的鎖。
• 每次對(duì)ConcurrentHashMap的操作只需要獲取對(duì)應(yīng)段的鎖，不會(huì)鎖住整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而提高并發(fā)性能。

HashEntry數(shù)組

• ConcurrentHashMap內(nèi)部使用HashEntry數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)鍵值對(duì)。
• HashEntry是一個(gè)包含鍵、值和next指針的節(jié)點(diǎn)，用于解決哈希沖突。
• 哈希沖突的解決方法是采用鏈表法（鏈表存儲(chǔ)相同哈希值的鍵值對(duì)）。

獲取鎖的方式

• 在Java 7中，獲取鎖的方式是通過(guò)synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
• 每個(gè)Segment維護(hù)自己的鎖，并且對(duì)于讀操作采用樂觀鎖機(jī)制，對(duì)于寫操作采用悲觀鎖機(jī)制。

ConcurrentHashMap機(jī)構(gòu)

Java 8中的ConcurrentHashMap實(shí)現(xiàn)原理：

CAS操作和Synchronized

• Java 8中的ConcurrentHashMap使用CAS（Compare and Swap）操作來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)安全性。
• 使用CAS操作可以避免鎖的競(jìng)爭(zhēng)和阻塞。
• Java 8中的ConcurrentHashMap還引入了一種稱為"紅黑樹"的新數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于優(yōu)化存儲(chǔ)大量鍵值對(duì)的情況。

Node數(shù)組和紅黑樹：

• Java 8中的ConcurrentHashMap使用了類似HashMap的Node數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)鍵值對(duì)。
• 當(dāng)某個(gè)位置的鏈表長(zhǎng)度超過(guò)一定閾值時(shí)，會(huì)將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹，以提高查找、插入和刪除操作的效率。
• 紅黑樹是一種平衡二叉樹，具有較快的查找和插入性能。

分段鎖的改進(jìn)：

• Java 8中的ConcurrentHashMap取消了分段鎖機(jī)制，采用更細(xì)粒度的鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制。
• ConcurrentHashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被分割成多個(gè)獨(dú)立的部分，每個(gè)部分維護(hù)自己的鎖。
• 通過(guò)細(xì)粒度的鎖機(jī)制，使得讀操作可以并發(fā)執(zhí)行，提高了并發(fā)性能。

ConcurrentHashMap機(jī)構(gòu)

總結(jié)：

Java 7中的ConcurrentHashMap：使用了分段鎖機(jī)制，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為數(shù)組+鏈表，鎖的粒度是基于段的，不支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。

Java 8中的ConcurrentHashMap：使用CAS+Synchronized實(shí)現(xiàn)線程安全性，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)為數(shù)組+鏈表/紅黑樹+鏈表，鎖的粒度更細(xì)，支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，并引入了并發(fā)度的概念。

這些改進(jìn)使Java 8的ConcurrentHashMap在并發(fā)性能、內(nèi)存占用和可擴(kuò)展性方面得到了顯著的提升，適用于高并發(fā)的多線程環(huán)境下的安全哈希表操作。