揭开ConcurrentHashMap的并发奥秘

2023-12-06 22:00:46

Java并发系列源码分析（五）：ConcurrentHashMap

探索ConcurrentHashMap，Java中一个强大的并发集合

在当今多核处理器和高并发应用盛行的时代，并发编程变得至关重要。Java为开发者提供了丰富的并发工具，其中ConcurrentHashMap脱颖而出，成为线程安全集合的首选。

ConcurrentHashMap概述

ConcurrentHashMap是一个线程安全的哈希表，它允许并发访问和修改。与传统的HashMap不同，ConcurrentHashMap不会对整个哈希表加锁，而是对单个哈希桶进行加锁。这种分段加锁机制大大提高了并发性能，同时保持了线程安全性。

内部结构

ConcurrentHashMap的底层数据结构是一个Node数组，每个Node包含键、值和指向下一个Node的指针。Node数组被划分为哈希桶，每个桶存储特定范围的哈希码的Node。

并发机制

当一个线程试图访问ConcurrentHashMap中的键值对时，它会计算键的哈希码并找到对应的哈希桶。然后，它会对该桶加锁并执行操作。其他线程可以在其他哈希桶上同时操作，从而实现并发访问。

性能优化

ConcurrentHashMap通过几种技术来优化性能：

分段加锁：最小化锁的竞争，提高并发性。
CAS操作：用于原子地更新Node，减少锁的使用。
链表：处理哈希冲突，避免哈希桶中的数据过大。
红黑树：在高并发场景下，将链表转换为红黑树，提高查找效率。

代码示例

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        map.put(1, "One");
        map.put(2, "Two");

        System.out.println(map.get(1)); // One
        System.out.println(map.size()); // 2
    }
}