ConcurrenHashmap怎么实现线程安全?

JDK 1.7 ConcurrentHashMap

在 JDK 1.7 中它使用的是数组加链表的形式实现的,而数组又分为:大数组 Segment 和小数组 HashEntry。

Segment 是一种可重入锁(ReentrantLock),在 ConcurrentHashMap 里扮演锁的角色;HashEntry 则用于存储键值对数据。一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组,一个 Segment 里包含一个 HashEntry 数组,每个 HashEntry 是一个链表结构的元素。

图片[1]-ConcurrenHashmap怎么实现线程安全?-不念博客

JDK 1.7 ConcurrentHashMap 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,能够实现真正的并发访问。

JDK 1.8 ConcurrentHashMap

在 JDK 1.7 中,ConcurrentHashMap 虽然是线程安全的,但因为它的底层实现是数组 + 链表的形式,所以在数据比较多的情况下访问是很慢的,因为要遍历整个链表,而 JDK 1.8 则使用了数组 + 链表/红黑树的方式优化了 ConcurrentHashMap 的实现,具体实现结构如下:

图片[2]-ConcurrenHashmap怎么实现线程安全?-不念博客

JDK 1.8 ConcurrentHashMap JDK 1.8 ConcurrentHashMap 主要通过 volatile + CAS 或者 synchronized 来实现的线程安全的。添加元素时首先会判断容器是否为空:

  • 如果为空则使用  volatile  加  CAS  来初始化
  • 如果容器不为空,则根据存储的元素计算该位置是否为空。
    • 如果根据存储的元素计算结果为空,则利用  CAS  设置该节点;
    • 如果根据存储的元素计算结果不为空,则使用 synchronized  ,然后,遍历桶中的数据,并替换或新增节点到桶中,最后再判断是否需要转为红黑树,这样就能保证并发访问时的线程安全了。

如果把上面的执行用一句话归纳的话,就相当于是ConcurrentHashMap通过对头结点加锁来保证线程安全的,锁的粒度相比 Segment 来说更小了,发生冲突和加锁的频率降低了,并发操作的性能就提高了。

而且 JDK 1.8 使用的是红黑树优化了之前的固定链表,那么当数据量比较大的时候,查询性能也得到了很大的提升,从之前的 O(n) 优化到了 O(logn) 的时间复杂度。

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