【什么是ConcurrentHashMap？】

文章目录

• • 概要
  • [1. ConcurrentHashMap 是什么？](#1. ConcurrentHashMap 是什么？)
  • [2. ConcurrentHashMap 与 Hashtable 和同步的 HashMap 相比有何优势？](#2. ConcurrentHashMap 与 Hashtable 和同步的 HashMap 相比有何优势？)
  • [3. ConcurrentHashMap 在 Java 8 中的主要变化是什么？](#3. ConcurrentHashMap 在 Java 8 中的主要变化是什么？)
  • [4. ConcurrentHashMap 中的 size() 方法为什么是近似值？](#4. ConcurrentHashMap 中的 size() 方法为什么是近似值？)
  • [5. ConcurrentHashMap 的应用场景有哪些？](#5. ConcurrentHashMap 的应用场景有哪些？)
  • [6. ConcurrentHashMap 如何处理哈希冲突？](#6. ConcurrentHashMap 如何处理哈希冲突？)
  • [7. ConcurrentHashMap 的扩容机制是怎样的？](#7. ConcurrentHashMap 的扩容机制是怎样的？)

概要

ConcurrentHashMap 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个类，用于实现线程安全的哈希表。在 Java 5 中被引入，它是 Hashtable 和使用同步包装的 HashMap 的一个有效替代品，尤其是在并发环境下需要高性能的哈希表时。

1. ConcurrentHashMap 是什么？

ConcurrentHashMap 是一个线程安全的哈希表实现，它允许并发读写操作，并且不需要对整个表进行锁定。通过使用分段锁（在 Java 8 之前）或 CAS（Compare-and-Swap）操作和同步控制（在 Java 8 及之后），它提供了高并发性能。

2. ConcurrentHashMap 与 Hashtable 和同步的 HashMap 相比有何优势？

Hashtable 和同步的 HashMap 在每次读写时都需要对整个表进行锁定，这在高并发环境下会导致性能下降。而 ConcurrentHashMap 使用了分段锁（在 Java 8 之前）或更先进的并发控制机制（在 Java 8 及之后），允许多个线程同时访问不同的段或桶，从而提高了并发性能。

Hashtable 不允许空键（null key）和空值（null value），而 ConcurrentHashMap 则允许。

3. ConcurrentHashMap 在 Java 8 中的主要变化是什么？

在 Java 8 中，ConcurrentHashMap 的内部实现发生了重大变化。它不再使用分段锁，而是使用了更加细粒度的同步控制，即每个桶（bucket）都使用了一个 Node 数组和一个额外的 treeifyBin 阈值来控制是否将链表转换为红黑树。这些改进使得 ConcurrentHashMap 在高并发场景下具有更好的性能和可扩展性。

4. ConcurrentHashMap 中的 size() 方法为什么是近似值？

由于 ConcurrentHashMap 支持并发读写操作，在获取 size() 的过程中，其他线程可能正在对哈希表进行修改（如添加、删除元素）。为了保持高性能和避免长时间锁定整个表，size() 方法返回的是一个近似值，而不是精确值。如果需要精确值，可以使用 mappingCount() 方法（但在高并发场景下可能会很慢）。

5. ConcurrentHashMap 的应用场景有哪些？

需要高性能并发读写操作的哈希表场景，如缓存系统、并发控制等。

替代传统的 Hashtable 和同步的 HashMap，以提高并发性能。

在多线程环境下需要共享数据结构的场景，如计数器、统计信息等。

6. ConcurrentHashMap 如何处理哈希冲突？

ConcurrentHashMap 使用链表或红黑树（在 Java 8 及之后）来处理哈希冲突。当两个或多个元素的哈希值相同时，它们会被存储在同一个桶中的链表或红黑树中。在 Java 8 中，当链表长度超过某个阈值（默认为 8）时，链表会转换为红黑树以提高查找性能。

7. ConcurrentHashMap 的扩容机制是怎样的？

当 ConcurrentHashMap 中的元素数量超过某个阈值（通常是容量和加载因子的乘积）时，它会进行扩容操作。扩容会创建一个新的更大的哈希表，并将旧表中的元素重新散列到新表中。这个过程是逐步进行的，以避免一次性锁定整个表导致性能下降。在 Java 8 中，扩容操作更加智能化，可以根据当前元素数量和分布情况来决定是否进行扩容以及扩容的倍数。