java中ConcurrentHashMap底层原理 - 面试宝典

ConcurrentHashMap是Java中的线程安全的哈希表实现。它通过使用分段锁（Segment）来实现并发访问的高效率。下面是ConcurrentHashMap的底层原理：

数据结构：ConcurrentHashMap内部由一个Segment数组和若干个哈希桶（Hash Entry）组成。每个Segment包含一个哈希桶数组和一个共享的锁。每个哈希桶又是一个链表或红黑树的数据结构。
分段锁：ConcurrentHashMap使用分段锁来实现并发操作。每个Segment都是一个独立的锁，不同的Segment可以被不同的线程同时访问，从而提高并发性能。默认情况下，ConcurrentHashMap的Segment数量是16，可以通过构造函数指定。
哈希桶：每个哈希桶保存了一对键值对的数据。哈希桶使用链表或红黑树来解决哈希冲突。当链表长度超过一定阈值（默认为8）时，链表会自动转换为红黑树，提高查询、插入和删除的性能。
锁策略：ConcurrentHashMap的锁策略是细粒度的。在读操作上，ConcurrentHashMap允许多个线程同时访问，并且不需要加锁。在写操作上，每个Segment都有一个独立的锁，只会影响到同一个Segment的其他写操作，不会阻塞其他Segment的读操作。
并发度：ConcurrentHashMap的并发度等于Segment的数量。在多线程环境下，不同的线程可以同时对不同的Segment进行读写操作，从而提高并发性能。总结来说，ConcurrentHashMap通过使用分段锁和细粒度的锁策略来实现并发访问的高效率。它将数据分散到多个Segment中，不同的线程可以同时对不同的Segment进行读写操作，从而提高并发性能。同时，ConcurrentHashMap还使用链表或红黑树来解决哈希冲突，提高查询、插入和删除的性能。

以下是一个使用ConcurrentHashMap的示例代码：

javaCopy codeimport java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class ConcurrentHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ConcurrentHashMap对象
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
        // 添加键值对
        map.put("A", 1);
        map.put("B", 2);
        map.put("C", 3);
        // 输出所有键值对
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + map.get(key));
        }
        // 使用putIfAbsent方法添加键值对，如果键已经存在，则不进行操作
        map.putIfAbsent("D", 4);
        map.putIfAbsent("A", 5);
        // 移除指定的键值对
        map.remove("B", 2);
        // 使用replace方法替换指定键的值
        map.replace("C", 3, 6);
        // 输出所有键值对
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + map.get(key));
        }
    }
}

上述示例代码展示了ConcurrentHashMap的基本用法。通过put、putIfAbsent、remove和replace等方法可以实现对ConcurrentHashMap的读写操作。同时，由于ConcurrentHashMap是线程安全的，所以多个线程可以同时对ConcurrentHashMap进行操作，而不会产生线程安全问题。

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