一文读懂JAVA并发容器类ConcurrentHashMap

上文说了HashMap，其实HashMap是线程非安全的，JDK里面有个线程安全的就是HashTable，查看HashTable每个方法都增加了synchronized同步锁，也就说每次只能进入一个线程，这样影响效率。JDK源码也推荐使用ConcurrentHashMap。

推理ConcurrentHashMap的实现1.8

• ① JDK的描述

If a thread-safe implementation is not needed, it is recommended to use HashMap in place of code Hashtable. If a thread-safe highly-concurrent implementation is desired, then it is recommended to use ConcurrentHashMap in place of code Hashtable.

如果你不需要线程安全，那么使用HashMap，如果需要线程安全，那么使用ConcurrentHashMap。HashTable已经被淘汰了，不要在新的代码中再使用它。

• ② 描述

和 HashMap 非常类似，唯一的区别就是其中的核心数据如 value ，以及链表都是 volatile 修饰的，保证了获取时的可见性。原理上来说：根据 key 计算出 hashcode ，判断是否需要进行初始化，f 即为当前 key 定位出的 Node，如果为空表示当前位置可以写入数据，利用 CAS 尝试写入，多个线程操作只有一个成功，失败则自旋保证成功。如果当前位置的 hashcode == MOVED == -1,则需要进行扩容。如果都不满足，则利用 synchronized 锁写入数据。，如果数量大于 TREEIFY_THRESHOLD 则要转换为红黑树。。Mysql里面有表锁和行锁的概念。表锁就是HashTable，行锁就是ConcurrentHashMap 。

• ③ JDK1.8中的ConcurrentHashMap原理分析

1.7 已经解决了并发问题，并且能支持 N 个 Segment 这么多次数的并发，但依然存在 HashMap 在 1.7 版本中的问题。那么是什么问题呢？很明显那就是查询遍历链表效率太低。

因此 1.8 做了一些数据结构上的调整。，在 JAVA8 中它摒弃了 Segment（锁段）的概念，而是启用了一种全新的方式实现，利用 CAS 算法。底层依然由“数组”+链表+红黑树的方式思想，但是为了做到并发，又增加了很多辅助的类，例如 TreeBin、Traverser等对象内部类。如何让多线程之间，对象的状态对于各线程的“可视性”是顺序一致的：ConcurrentHashMap 使用了 happensbefore 规则来实现。 happens-before规则（摘取自 JAVA 并发编程）：

程序次序法则

线程中的每个动作A都 happens-before 于该线程中的每一个动作B，其中，在程序中，所有的动作B都能出现在A之后。

监视器锁法则

对一个监视器锁的解锁 happens-before 于每一个后续对同一监视器锁的加锁。

volatile 变量法则

对 volatile 域的写入操作 happens-before 于每一个后续对同一个域的读写操作。

线程启动法则

在一个线程里，对 Thread.start 的调用会 happens-before 于每个启动线程的动作。

线程终结法则

线程中的任何动作都 happens-before 于其他线程检测到这个线程已经终结、或者从 Thread.join 调用中成功返回，或 Thread.isAlive 返回 false。

中断法则

一个线程调用另一个线程的 interrupt happens-before 于被中断的线程发现中断。

终结法则

一个对象的构造函数的结束 happens-before 于这个对象 finalizer 的开始。

传递性

如果 A happens-before 于 B，且 B happens-before 于 C，则 A happens-before于C：
假设代码有两条语句，代码顺序是语句1先于语句2执行；那么只要语句之间不存在依赖关系，那么打乱它们的顺序对最终的结果没有影响的话，那么真正交给CPU去执行时，他们的执行顺序可以是先执行语句2然后语句1。

PS：不管是1.7的hashMap还是ConcurrentHashMap，源码的可读性变差。目前基本都是jdk1.8就没有说1.7的事情，毕竟事务都是在进化的。里面用到了很多数据结构，数据结构说难也不难，说容易也不容易，它本身就是人的思维的一种体现。好像说走路方式一样，怎么走都可以到指定的地方，但是方法不一样，数据结构就是通过更加科学方式来进行，归根到底还是看我的【数据结构与算法】专题。数据结构给你，通过算法来进行查找，如果是遍历的方式来查，可能相对于hash的形式要差一些。