每日一面——谈谈你对ConcurrentHashMap的理解

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题目描述

谈谈你对ConcurrentHashMap的理解。

题目分析

之前的文章中一直提到的ConcurrentHashMap，今天终于登场了。作为HashMap的线程安全版，Hashtable的替代者，ConcurrentHashMap的重要性不言而喻，几乎会与HashMap相伴出现在面试过程当中，而ConcurrentHashMap的底层设计也给出了一个很好的学习锁粒度控制的范本，随菜鸡一起去看看吧。

题目解答

同HashMap一样，JDK1.8之后，ConcurrentHashMap也采用数组+链表+红黑树的底层结构进行存储，对这一块不太了解的小伙伴建议先食用文章底部HashMap的详解文章，一探究竟。而本文要讨论的重点是，ConcurrentHashMap是如何实现线程安全的？为什么它能取代Hashtable？

对Hashtable与ConcurrentHashMap做一个简单的比较。

• Hashtable是通过synchronized来保证线程安全的，但这个锁的粒度相当大，相当于锁了整个哈希表，当一个线程访问其同步方法时，其他线程会进入阻塞或轮询状态，导致效率低下。

    

• JDK1.8之后，ConcurrentHashMap通过synchronized和CAS无锁算法来保证线程安全，其巧妙之处在于，它的锁粒度相当小，synchronized仅仅锁定了链表或红黑树的头结点，因此，在不产生哈希冲突的情况下，就不会产生并发，极大地提高了效率。一起来欣赏一下putVal()部分的源码。

final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    for (Node[] tab = table;;) {
        Node f; int n, i, fh;
        // 哈希表为空或者null时初始化
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
        // 否则判断当前位置是否为null，并用cas的方式尝试添加
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        // 该节点的hash值是MOVED，表示正在进行数组扩张的数据复制阶段
        // 当前线程会参与复制，通过允许多线程复制，降低数组复制带来的性能损失
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        // 加锁，并区分链表或红黑树结构，作不同处理
        else {
            V oldVal = null;
            synchronized (f) {
                if (tabAt(tab, i) == f) {
                    if (fh >= 0) {
                        binCount = 1;
                        for (Node e = f;; ++binCount) {
                            K ek;
                            if (e.hash == hash &&
                                ((ek = e.key) == key ||
                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                oldVal = e.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                break;
                            }
                            Node pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
                                pred.next = new Node(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
                        Node p;
                        binCount = 2;
                        if ((p = ((TreeBin)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
                            oldVal = p.val;
                            if (!onlyIfAbsent)
                                p.val = value;
                        }
                    }
                }
            }
            if (binCount != 0) {
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    treeifyBin(tab, i);
                if (oldVal != null)
                    return oldVal;
                break;
            }
        }
    }
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}

更多细节可以针对源码进行系统性学习，学习源码，最重要的是学习教科书般的设计思想，以期后续能够融合自己的观点，写出更优雅的代码。之前说过多读源码涨知识，其实涨的不应该只有知识，更应该有设计能力的提升，甚至思维层面的收获，这些远比知识本身重要得多。

这是菜鸡对ConcurrentHashMap的相关知识的一点分享，供大家参考。

相关链接

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