今天我們來討論一下一個比較經典的面試題就是 ConcurrentHashMap 為什么放棄使用了分段鎖，這個面試題阿粉相信很多人肯定覺得有點頭疼，因為很少有人在開發中去研究這塊的內容，今天阿粉就來給大家講一下這個 ConcurrentHashMap 為什么在 JDK8 中放棄了使用分段鎖。

什么是分段鎖

我們都知道 HashMap 是一個線程不安全的類，多線程環境下，使用 HashMap 進行put操作會引起死循環，導致CPU利用率接近100%，所以如果你的并發量很高的話，所以是不推薦使用 HashMap 的。

而我們所知的，HashTable 是線程安全的，但是因為 HashTable 內部使用的 synchronized 來保證線程的安全，所以，在多線程情況下，HashTable 雖然線程安全，但是他的效率也同樣的比較低下。

所以就出現了一個效率相對來說比 HashTable 高，但是還比 HashMap 安全的類，那就是 ConcurrentHashMap，而 ConcurrentHashMap 在 JDK8 中卻放棄了使用分段鎖，為什么呢？那他之后是使用什么來保證線程安全呢？我們今天來看看。

什么是分段鎖？

其實這個分段鎖很容易理解，既然其他的鎖都是鎖全部，那分段鎖是不是和其他的不太一樣，是的，他就相當于把一個方法切割成了很多塊，在單獨的一塊上鎖的時候，其他的部分是不會上鎖的，也就是說，這一段被鎖住，并不影響其他模塊的運行，分段鎖如果這樣理解是不是就好理解了，我們先來看看 JDK7 中的 ConcurrentHashMap 的分段鎖的實現。

在 JDK7 中 ConcurrentHashMap 底層數據結構是數組加鏈表，這也是之前阿粉說過的 JDK7和 JDK8 中 HashMap 不同的地方，源碼送上。

//初始總容量，默認16 static?final?int?DEFAULT_INITIAL_CAPACITY?=?16; //加載因子，默認0.75 static?final?float?DEFAULT_LOAD_FACTOR?=?0.75f; //并發級別，默認16 static?final?int?DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL?=?16;static?final?class?Segment<K,V>?extends?ReentrantLock?implements?Serializable?{transient?volatile?HashEntry<K,V>[]?table;}

在阿粉貼上的上面的源碼中，有Segment<K,V>,這個類才是真正的的主要內容，?ConcurrentHashMap?是由?Segment?數組結構和?HashEntry?數組結構組成.

我們看到了?Segment<K,V>,而他的內部，又有HashEntry數組結構組成.?Segment?繼承自?RentrantLock?在這里充當的是一個鎖，而在其內部的?HashEntry?則是用來存儲鍵值對數據.

圖就像下面這個樣子

也就是說，一個Segment里包含一個HashEntry數組，每個HashEntry是一個鏈表結構的元素，當需要put元素的時候，并不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在哪一個分段中，然后對這個分段進行加鎖。

最后也就出現了，如果不是在同一個分段中的 put 數據，那么 ConcurrentHashMap 就能夠保證并行的 put ，也就是說，在并發過程中，他就是一個線程安全的 Map 。

為什么 JDK8 舍棄掉了分段鎖呢？

這時候就有很多人關心了，說既然這么好用，為啥在 JDK8 中要放棄使用分段鎖呢？

這就要我們來分析一下為什么要用 ConcurrentHashMap ，

1.線程安全。

2.相對高效。

因為在 JDK7 中?Segment?繼承了重入鎖ReentrantLock,但是大家有沒有想過，如果說每個?Segment?在增長的時候,那你有沒有考慮過這時候鎖的粒度也會在不斷的增長。

而且前面阿粉也說了，一個Segment里包含一個HashEntry數組，每個鎖控制的是一段，那么如果分成很多個段的時候，這時候加鎖的分段還是不連續的，是不是就會造成內存空間的浪費。

所以問題一出現了，分段鎖在某些特定的情況下是會對內存造成影響的，什么情況呢？我們倒著推回去就知道：

1.每個鎖控制的是一段，當分段很多，并且加鎖的分段不連續的時候，內存空間的浪費比較嚴重。

大家都知道，并發是什么樣子的，就相當于百米賽跑，你是第一，我是第二這種形式，同樣的，線程也是這樣的，在并發操作中，因為分段鎖的存在，線程操作的時候，爭搶同一個分段鎖的幾率會小很多，既然小了，那么應該是優點了，但是大家有沒有想過如果這一分塊的分段很大的時候，那么操作的時間是不是就會變的更長了。

所以第二個問題出現了：

2.如果某個分段特別的大，那么就會影響效率，耽誤時間。

所以，這也是為什么在 JDK8 不在繼續使用分段鎖的原因。

既然我們說到這里了，我們就來聊一下這個時間和空間的概念，畢竟很多面試官總是喜歡問時間復雜度，這些看起來有點深奧的東西，但是如果你自己想想，用自己的話說出來，是不是就沒有那么難理解了。

什么是時間復雜度

百度百科是這么說的：

在計算機科學中，時間復雜性，又稱時間復雜度，算法的時間復雜度是一個函數，它定性描述該算法的運行時間, 這是一個代表算法輸入值的字符串的長度的函數。時間復雜度常用大O符號表述,不包括這個函數的低階項和首項系數

其實面試官問這個 時間復雜度 無可厚非，因為如果你作為一個公司的領導，如果手底下的兩個員工，交付同樣的功能提測，A交付的代碼，運行時間50s，內存占用12M，B交付的代碼，運行時間110s，內存占用50M 的時候，你會選擇哪個員工提交的代碼？

A 還是 B 這個答案一目了然，當然，我們得先把 Bug 這種因素排除掉，沒有任何質疑，肯定選 A 員工提交的代碼，因為運行時間快，內存占用量小，那肯定的優先考慮。

那么既然我們知道這個代碼都和時間復雜度有關系了，那么面試官再問這樣的問題，你還覺得有問題么？

答案也很肯定，沒問題，你計算不太熟，但是也需要了解。

我們要想知道這個時間復雜度，那么就把我們的程序拉出來運行一下，看看是什么樣子的，我們先從循環入手，

for(i=1;?i<=n;?i++) {j?=?i;j++; }

它的時間復雜度是什么呢？上面百度百科說用大O符號表述，那么實際上它的時間復雜度就是?O(n),這個公式是什么意思呢？

線性階?O(n)，也就是說，我們上面寫的這個最簡單的算法的時間趨勢是和 n 掛鉤的，如果 n 變得越來越大，那么相對來說，你的時間花費的時間也就越來越久，也就是說，我們代碼中的 n 是多大，我們的代碼就要循環多少遍。這樣說是不是就很簡單了？

關于時間復雜度，阿粉以后會給大家說，話題跑遠了，我們回來，繼續說，JDK8 的 ConcurrentHashMap 既然不使用分段鎖了，那么他使用的是什么呢？

JDK8 的 ConcurrentHashMap 使用的是什么？

從上面的分析中，我們得出了 JDK7 中的 ConcurrentHashMap 使用的是 Segment 和 HashEntry，而在 JDK8 中 ConcurrentHashMap 就變了，阿粉現在這里給大家把這個拋出來，我們再分析， JDK8 中的 ConcurrentHashMap 使用的是 synchronized 和 CAS 和 HashEntry 和紅黑樹。

聽到這里的時候，我們是不是就感覺有點類似，HashMap 是不是也是使用的紅黑樹來著？有這個感覺就對了，

ConcurrentHashMap 和 HashMap 一樣，使用了紅黑樹，而在 ConcurrentHashMap 中則是取消了Segment分段鎖的數據結構，取而代之的是Node數組+鏈表+紅黑樹的結構。

為什么要這么做呢？

因為這樣就實現了對每一行數據進行加鎖，減少并發沖突。

實際上我們也可以這么理解，就是在 JDK7 中，使用的是分段鎖，在 JDK8 中使用的是 “讀寫鎖” 畢竟采用了 CAS 和 Synchronized 來保證線程的安全。

我們來看看源碼：

//第一次put?初始化?Node?數組 private?final?Node<K,V>[]?initTable()?{Node<K,V>[]?tab;?int?sc;while?((tab?=?table)?==?null?||?tab.length?==?0)?{if?((sc?=?sizeCtl)?<?0)Thread.yield();?//?lost?initialization?race;?just?spinelse?if?(U.compareAndSwapInt(this,?SIZECTL,?sc,?-1))?{try?{if?((tab?=?table)?==?null?||?tab.length?==?0)?{int?n?=?(sc?>?0)???sc?:?DEFAULT_CAPACITY;@SuppressWarnings("unchecked")Node<K,V>[]?nt?=?(Node<K,V>[])new?Node<?,?>[n];table?=?tab?=?nt;sc?=?n?-?(n?>>>?2);}}?finally?{sizeCtl?=?sc;}break;}}return?tab;}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)?{if?(key?==?null?||?value?==?null)?throw?new?NullPointerException();int?hash?=?spread(key.hashCode());int?binCount?=?0;for?(Node<K,V>[]?tab?=?table;;)?{Node<K,V>?f;?int?n,?i,?fh;if?(tab?==?null?||?(n?=?tab.length)?==?0)tab?=?initTable();//如果相應位置的Node還未初始化，則通過CAS插入相應的數據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}else?if?((fh?=?f.hash)?==?MOVED)tab?=?helpTransfer(tab,?f);...//如果該節點是TreeBin類型的節點，說明是紅黑樹結構，則通過putTreeVal方法往紅黑樹中插入節點else?if?(f?instanceof?TreeBin)?{Node<K,V>?p;binCount?=?2;if?((p?=?((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash,?key,value))?!=?null)?{oldVal?=?p.val;if?(!onlyIfAbsent)p.val?=?value;}//如果binCount不為0，說明put操作對數據產生了影響，如果當前鏈表的個數達到8個，則通過treeifyBin方法轉化為紅黑樹，如果oldVal不為空，說明是一次更新操作,返回舊值if?(binCount?!=?0)?{if?(binCount?>=?TREEIFY_THRESHOLD)treeifyBin(tab,?i);if?(oldVal?!=?null)return?oldVal;break;}}addCount(1L,?binCount);return?null;}

put 的方法有點太長了，阿粉就截取了部分代碼，大家莫怪，如果大家有興趣，大家可以去對比一下去 JDK7 和 JDK8 中尋找不同的東西，這樣親自動手才能收獲到更多不是么？

文章參考

《百度百科-時間復雜度》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的面试官：ConcurrentHashMap为什么放弃了分段锁？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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