面试专题(三):Hashtable和ConcurrentHashMap如何实现线程安全

在平时开发过程中为了提高性能或业务解耦,会引入多线程,同时在开发web应用的时候,每个web容器在处理用户请求的时候会把用户的请求放到线程里面去执行,这就意味着即使我们不主动的去使用多线程,在实际运行的过程中,我们的程序还是处在一个多线程的环境。如果不做任何的同步控制,我们的代码在多线程环境下是不安全的。

由此及彼,我们看看HashMap的源码,观察一下它是否是线程安全的。
观察我们最常用的get和put方法,它们并没有做同步的控制,所以HashMap在多线程环境中是线程不安全的
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在jdk里,java为我们提供了一个线程安全的Map,就是所谓的HashTable。我们可以观察一下HashTable的源码,可以发现它的get和put方法都使用了内置锁进行同步控制,HashTable在所有真正和数据交互的方法上面都加了Synchronized
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那么既然有了一个线程安全的Map,为什么Jdk的并发包中还会有一个ConcurrentHashMap呢?
从HashTable的源码中我们了解到,不管是读(get)还是写(put),所有的这些方法都使用了synchronized关键字修饰,那么在多线程环境下,这样的效率是非常低下的,而ConcurrentHashMap针对这个问题而提出的

ConcurrentHashMap是如何在保证性能的情况下来实现线程的安全呢?这就要了解ConcurrentHashMap的内部实现了

ConcurrentHashMap内部实现

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HashMap中都有所谓Hash的说法,那么Hash到底是什么意思呢?
假如现在有1000个元素,我们要把这1000个元素放到100个桶里面,这个过程就是所谓的Hash过程,我们可以通过取余来决定哪个元素放在哪个桶,如下图我们给100个桶标上下标,从1~100。元素1%100 = 1,所以元素1就放在第1个桶。这就是Hash的基本思想。按照上面的取余过程,1和101都会放在第1个桶中,对于HashMap来说,会把1和101以链表的形式挂载第1个桶上,每个桶都有单独的一个锁(ConcurrentHashMap中分段锁的概念)。
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分段锁在jdk1.7和jdk1.8的实现有所不同。
在jdk1.7及以前的实现里,把上面说的100个桶分为N个段,每个段里面有自己独立的一个锁。而jdk1.8及以后则是每个桶有自己独立的锁。总的来说就是jdk1.8之后的锁的粒度更细一些。
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