ConcurrentHashMap与HashMap等的区别HashMap我们知道HashMap是线程不安全的在多线程环境下使用Hashmap进行put操作会引起死循环导致CPU利用率接近100%所以在并发情况下不能使用HashMap。HashTableHashTable和HashMap的实现原理几乎一样差别无非是HashTable不允许key和value为nullHashTable是线程安全的但是HashTable线程安全的策略实现代价却太大了简单粗暴get/put所有相关操作都是synchronized的这相当于给整个哈希表加了一把大锁。多线程访问时候只要有一个线程访问或操作该对象那其他线程只能阻塞相当于将所有的操作串行化在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差。ConcurrentHashMap主要就是为了应对hashmap在并发环境下不安全而诞生的ConcurrentHashMap的设计与实现非常精巧大量的利用了volatilefinalCAS等lock-free技术来减少锁竞争对于性能的影响。我们都知道Map一般都是数组链表结构JDK1.8该为数组红黑树。ConcurrentHashMap避免了对全局加锁改成了局部加锁操作这样就极大地提高了并发环境下的操作速度由于ConcurrentHashMap在JDK1.7和1.8中的实现非常不同接下来我们谈谈JDK在1.7和1.8中的区别。JDK1.7版本的CurrentHashMap的实现原理在JDK1.7中ConcurrentHashMap采用了数组Segment分段锁的方式实现。Segment(分段锁)-减少锁的粒度ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment它即类似于HashMap的结构即内部拥有一个Entry数组数组中的每个元素又是一个链表,同时又是一个ReentrantLockSegment继承了ReentrantLock。内部结构ConcurrentHashMap使用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。如下图是ConcurrentHashMap的内部结构图从上面的结构我们可以了解到ConcurrentHashMap定位一个元素的过程需要进行两次Hash操作。第一次Hash定位到Segment第二次Hash定位到元素所在的链表的头部。该结构的优劣势坏处是这一种结构的带来的副作用是Hash的过程要比普通的HashMap要长。好处是写操作的时候可以只对元素所在的Segment进行加锁即可不会影响到其他的Segment这样在最理想的情况下ConcurrentHashMap可以最高同时支持Segment数量大小的写操作刚好这些写操作都非常平均地分布在所有的Segment上。所以通过这一种结构ConcurrentHashMap的并发能力可以大大的提高。JDK1.8版本的CurrentHashMapJDK8中ConcurrentHashMap参考了JDK8 HashMap的实现采用了数组链表红黑树的实现方式来设计采用CASSynchronized保证线程安全。内部大量采用CAS操作这里我简要介绍下CAS。CAS定义:CAS是compare and swap的缩写即我们所说的比较交换。cas是一种基于锁的操作而且是乐观锁。CAS需要有3个操作数内存地址V旧的预期值A即将要更新的目标值B。在java中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住等一个之前获得锁的线程释放锁之后下一个线程才可以访问。而乐观锁采取了一种宽泛的态度通过某种方式不加锁来处理资源比如通过给记录加version来获取数据性能较悲观锁有很大的提高。CAS指令执行流程:.CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置V、预期原值A和新值(B)。如果内存地址里面的值和A的值是一样的那么就将内存里面的值更新成B。CAS是通过无限循环来获取数据的如果在第一轮循环中a线程获取地址里面的值被b线程修改了那么a线程需要自旋到下次循环才有可能机会执行。自旋:自旋就是cas的一个操作周期如果一个线程特别倒霉每次获取的值都被其他线程的修改了那么它就会一直进行自旋比较直到成功为止在这个过程中cpu的开销十分的大所以要尽量避免。JDK1.8版本的CurrentHashMap的实现原理JDK8中彻底放弃了Segment转而采用的是Node其设计思想也不再是JDK1.7中的分段锁思想。Node保存keyvalue及key的hash值的数据结构。其中value和next都用volatile修饰保证并发的可见性。volatilevolatile是轻量级同步机制。在访问volatile变量时不会执行加锁操作因此也就不会使执行线程阻塞是一种比synchronized关键字更轻量级的同步机制。当对非volatile变量进行读写的时候每个线程先从主内存拷贝变量到CPU缓存中如果计算机有多个CPU每个线程可能在不同的CPU上被处理这意味着每个线程可以拷贝到不同的CPU cache中。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方保证了每次读写变量都从主内存中读跳过CPUcache这一步。当一个线程修改了这个变量的值新值对于其他线程是立即得知的。Java8 ConcurrentHashMap结构基本上和Java8的HashMap一样不过保证线程安全性。总结其实可以看出JDK1.8版本的ConcurrentHashMap的数据结构已经接近HashMap相对而言ConcurrentHashMap只是增加了同步的操作来控制并发从JDK1.7版本的ReentrantLockSegmentHashEntry到JDK1.8版本中synchronizedCASHashEntry红黑树。1.数据结构取消了Segment分段锁的数据结构取而代之的是数组链表红黑树的结构。2.保证线程安全机制JDK1.7采用segment的分段锁机制实现线程安全其中segment继承自ReentrantLock。JDK1.8采用CASSynchronized保证线程安全。3.锁的粒度原来是对需要进行数据操作的Segment加锁现调整为对每个数组元素加锁Node。4.链表转化为红黑树:定位结点的hash算法简化会带来弊端,Hash冲突加剧,因此在链表节点数量大于8时会将链表转化为红黑树进行存储。5.查询时间复杂度从原来的遍历链表O(n)变成遍历红黑树O(logN)。面试一句话精简版