了解ConcurrentHashMap 實現原理，建議首先了解下HashMap實現原理。
HashMap 源碼解析(JDK1.8)

為什么要用ConcurrentHashMap

????HashMap線程不安全，而Hashtable是線程安全，但是它使用了synchronized進行方法同步，插入、讀取數據都使用了synchronized，當插入數據的時候不能進行讀取（相當于把整個Hashtable都鎖住了，全表鎖），當多線程并發的情況下，都要競爭同一把鎖，導致效率極其低下。而在JDK1.5后為了改進Hashtable的痛點，ConcurrentHashMap應運而生。

ConcurrentHashMap為什么高效？

JDK1.5中的實現

????ConcurrentHashMap使用的是分段鎖技術,將ConcurrentHashMap將鎖一段一段的存儲，然后給每一段數據配一把鎖（segment），當一個線程占用一把鎖（segment）訪問其中一段數據的時候，其他段的數據也能被其它的線程訪問，默認分配16個segment。默認比Hashtable效率提高16倍。

????ConcurrentHashMap的結構圖如下（網友貢獻的圖，哈）：

JDK1.8中的實現

????ConcurrentHashMap取消了segment分段鎖，而采用CAS和synchronized來保證并發安全。數據結構跟HashMap1.8的結構一樣，數組+鏈表/紅黑二叉樹。
synchronized只鎖定當前鏈表或紅黑二叉樹的首節點，這樣只要hash不沖突，就不會產生并發，效率又提升N倍。

JDK1.8的ConcurrentHashMap的結構圖如下：

TreeBin: 紅黑二叉樹節點
Node: 鏈表節點

ConcurrentHashMap 源碼分析

ConcurrentHashMap 類結構參照HashMap，這里列出HashMap沒有的幾個屬性。

/*** Table initialization and resizing control. When negative, the* table is being initialized or resized: -1 for initialization,* else -(1 + the number of active resizing threads). Otherwise,* when table is null, holds the initial table size to use upon* creation, or 0 for default. After initialization, holds the* next element count value upon which to resize the table.hash表初始化或擴容時的一個控制位標識量。負數代表正在進行初始化或擴容操作-1代表正在初始化-N 表示有N-1個線程正在進行擴容操作正數或0代表hash表還沒有被初始化，這個數值表示初始化或下一次進行擴容的大小*/private transient volatile int sizeCtl; // 以下兩個是用來控制擴容的時候 單線程進入的變量/*** The number of bits used for generation stamp in sizeCtl.* Must be at least 6 for 32bit arrays.*/private static int RESIZE_STAMP_BITS = 16;/*** The bit shift for recording size stamp in sizeCtl.*/private static final int RESIZE_STAMP_SHIFT = 32 - RESIZE_STAMP_BITS;/** Encodings for Node hash fields. See above for explanation.*/static final int MOVED = -1; // hash值是-1，表示這是一個forwardNode節點static final int TREEBIN = -2; // hash值是-2 表示這時一個TreeBin節點

分析代碼主要目的：分析是如果利用CAS和Synchronized進行高效的同步更新數據。
下面插入數據源碼：

public V put(K key, V value) {return putVal(key, value, false); }/** Implementation for put and putIfAbsent */ final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {//ConcurrentHashMap 不允許插入null鍵，HashMap允許插入一個null鍵if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();//計算key的hash值int hash = spread(key.hashCode());int binCount = 0;//for循環的作用：因為更新元素是使用CAS機制更新，需要不斷的失敗重試，直到成功為止。for (Node<K,V>[] tab = table;;) {// f：鏈表或紅黑二叉樹頭結點，向鏈表中添加元素時，需要synchronized獲取f的鎖。Node<K,V> f; int n, i, fh;//判斷Node[]數組是否初始化，沒有則進行初始化操作if (tab == null || (n = tab.length) == 0)tab = initTable();//通過hash定位Node[]數組的索引坐標，是否有Node節點，如果沒有則使用CAS進行添加（鏈表的頭結點），添加失敗則進入下次循環。else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))break; // no lock when adding to empty bin}//檢查到內部正在移動元素（Node[] 數組擴容）else if ((fh = f.hash) == MOVED)//幫助它擴容tab = helpTransfer(tab, f);else {V oldVal = null;//鎖住鏈表或紅黑二叉樹的頭結點synchronized (f) {//判斷f是否是鏈表的頭結點if (tabAt(tab, i) == f) {//如果fh>=0 是鏈表節點if (fh >= 0) {binCount = 1;//遍歷鏈表所有節點for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {K ek;//如果節點存在，則更新valueif (e.hash == hash &&((ek = e.key) == key ||(ek != null && key.equals(ek)))) {oldVal = e.val;if (!onlyIfAbsent)e.val = value;break;}//不存在則在鏈表尾部添加新節點。Node<K,V> pred = e;if ((e = e.next) == null) {pred.next = new Node<K,V>(hash, key,value, null);break;}}}//TreeBin是紅黑二叉樹節點else if (f instanceof TreeBin) {Node<K,V> p;binCount = 2;//添加樹節點if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,value)) != null) {oldVal = p.val;if (!onlyIfAbsent)p.val = value;}}}}if (binCount != 0) {//如果鏈表長度已經達到臨界值8 就需要把鏈表轉換為樹結構if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)treeifyBin(tab, i);if (oldVal != null)return oldVal;break;}}}//將當前ConcurrentHashMap的size數量+1addCount(1L, binCount);return null; }

判斷Node[]數組是否初始化，沒有則進行初始化操作

通過hash定位Node[]數組的索引坐標，是否有Node節點，如果沒有則使用CAS進行添加（鏈表的頭結點），添加失敗則進入下次循環。

檢查到內部正在擴容，如果正在擴容，就幫助它一塊擴容。

如果f!=null，則使用synchronized鎖住f元素（鏈表/紅黑二叉樹的頭元素）
4.1 如果是Node(鏈表結構)則執行鏈表的添加操作。
4.2 如果是TreeNode(樹型結果)則執行樹添加操作。

判斷鏈表長度已經達到臨界值8 就需要把鏈表轉換為樹結構。

總結：
????JDK8中的實現也是鎖分離的思想，它把鎖分的比segment（JDK1.5）更細一些，只要hash不沖突，就不會出現并發獲得鎖的情況。它首先使用無鎖操作CAS插入頭結點，如果插入失敗，說明已經有別的線程插入頭結點了，再次循環進行操作。如果頭結點已經存在，則通過synchronized獲得頭結點鎖，進行后續的操作。性能比segment分段鎖又再次提升。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的ConcurrentHashMap 原理解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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