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Java 7与 Java 8中ConcurrentHashMap的实现原理对比分析

来源：责编：时间：2023-10-10 18:31:04 175观看

导读ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现。ConcurrentHashMap的由来：Java 7和Java 8中ConcurrentHashMap的实现原理的简要解析：Java 7中的ConcurrentHashMap实现原理：分段锁（Segment-based Locking）Java 7中的Concu

ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现。

ConcurrentHashMap的由来：

Java 7和Java 8中ConcurrentHashMap的实现原理的简要解析：

Java 7中的ConcurrentHashMap实现原理：

分段锁（Segment-based Locking）

Java 7中的ConcurrentHashMap采用分段锁的机制，将整个数据结构分割为多个段（Segment）。
每个段维护一个自己的哈希表，具有自己的锁。
每次对ConcurrentHashMap的操作只需要获取对应段的锁，不会锁住整个数据结构，从而提高并发性能。

HashEntry数组

ConcurrentHashMap内部使用HashEntry数组来存储键值对。
HashEntry是一个包含键、值和next指针的节点，用于解决哈希冲突。
哈希冲突的解决方法是采用链表法（链表存储相同哈希值的键值对）。

获取锁的方式

在Java 7中，获取锁的方式是通过synchronized关键字来实现的。
每个Segment维护自己的锁，并且对于读操作采用乐观锁机制，对于写操作采用悲观锁机制。

ConcurrentHashMap机构

Java 8中的ConcurrentHashMap实现原理：

CAS操作和Synchronized

Java 8中的ConcurrentHashMap使用CAS（Compare and Swap）操作来实现并发安全性。
使用CAS操作可以避免锁的竞争和阻塞。
Java 8中的ConcurrentHashMap还引入了一种称为"红黑树"的新数据结构，用于优化存储大量键值对的情况。

Node数组和红黑树：

Java 8中的ConcurrentHashMap使用了类似HashMap的Node数组来存储键值对。
当某个位置的链表长度超过一定阈值时，会将链表转换为红黑树，以提高查找、插入和删除操作的效率。
红黑树是一种平衡二叉树，具有较快的查找和插入性能。

分段锁的改进：

Java 8中的ConcurrentHashMap取消了分段锁机制，采用更细粒度的锁来实现并发控制。
ConcurrentHashMap的数据结构被分割成多个独立的部分，每个部分维护自己的锁。
通过细粒度的锁机制，使得读操作可以并发执行，提高了并发性能。

ConcurrentHashMap机构

总结：

Java 7中的ConcurrentHashMap：使用了分段锁机制，存储结构为数组+链表，锁的粒度是基于段的，不支持动态扩容。

Java 8中的ConcurrentHashMap：使用CAS+Synchronized实现线程安全性，存储结构为数组+链表/红黑树+链表，锁的粒度更细，支持动态扩容，并引入了并发度的概念。

这些改进使Java 8的ConcurrentHashMap在并发性能、内存占用和可扩展性方面得到了显著的提升，适用于高并发的多线程环境下的安全哈希表操作。

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