java——CurrentHashMap

什么时候使用CurrentHashMap

在多线程并发向HashMap中put数据时，就需要把HashMap换成ConcurrentHashMap。因为多线程环境下，使用HashMap进行put操作resize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.

线程安全的使用map结构可以使用HashTable和CurrentHashMap，HashTable容器使用synchronized来保证线程安全，但在线程竞争激烈的情况下HashTable的效率非常低下。因为同步机制只能让一个线程去运行，其他线程既不能put 也不能get操作

1.7 的结构

ConcurrentHashMap 类中包含两个静态内部类 HashEntry (1.8中已经变成了Node实现Map.Entry)和 Segment（继承可重入锁）。HashEntry 用来封装映射表的键 / 值对；Segment 用来充当锁的角色，每个 Segment 对象守护整个散列映射表的若干个桶。每个桶是由若干个 HashEntry 对象连接起来的链表。一个 ConcurrentHashMap 实例中包含由若干个 Segment 对象组成的数组。

锁分段技术

HashTable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因是所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁，同个对象锁，那假如容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发访问效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术，首先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。ConcurrentHashMap使用分段锁Segment来保护不同段的数据，Segment继承ReentrantLock实现锁的功能。

1.8 结构优化

get操作为什么不用加锁

get操作全程不需要加锁是因为Node的成员val是用volatile修饰的和数组用volatile修饰没有关系。 数组用volatile修饰主要是保证在数组扩容的时候保证可见性。

get操作的高效之处在于整个get过程不需要加锁， 原因是它的get方法里将要使用的共享变量都定义成volatile，如用于统计当前Segement大小的count字段和用于存储值的HashEntry的value。定义成volatile的变量，能够在线程之间保持可见性，能够被多线程同时读，并且保证不会读到过期的值，在get操作里只需要读不需要写共享变量count和value，所以可以不用加锁。之所以不会读到过期的值，是根据java内存模型的happen before原则，对volatile字段的写入操作先于读操作，即使两个线程同时修改和获取volatile变量，get操作也能拿到最新的值，这是用volatile替换锁的经典应用场景。

优化总结

没有再使用Segment分段锁技术，因为分段锁结构最多支持16个线程的并发，1.8后使用Node数组+链表（长度超过8变为红黑树），Node中的 val、 next 都用了 volatile 修饰，保证了可见性，使用 cas 和 synchronized 来保证多线程安全性。总结主要有如下几点：

1. Node中的 val、 next 都用了 volatile 修饰, get 操作全程无锁
2. put 操作如果没有hash冲突，使用 cas 进行尝试 put 操作，如果有已有冲突节点，则用 synchronize 锁住头节点后进行 put 操作
3. 冲突后将每次插入的新结点放在链表的尾部，不再用头插法而采用尾插法，防止扩容时形成死循环，链表冲突长度超过 8 变为红黑树