第二大脑

主题

2026-08-24
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3.3m

概念卡片：ConcurrentHashMap 演进 ​

一句话机制 ​

ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap，演进主线是「锁粒度变细」：1.7 用 Segment 分段锁（默认 16 段，锁住一段），1.8 改为「CAS + 局部 synchronized」（锁单个 Node 桶）+ 红黑树 + 多线程扩容。 它是「锁/CAS 知识在容器上的落地」，也是并发集合的面试核心。

1.7 → 1.8 对比 ​

维度JDK1.7JDK1.8
数据结构Segment 数组（每段是带锁的 HashEntry 数组）数组 + 链表 + 红黑树（同 HashMap）
加锁机制Segment 分段锁（继承 ReentrantLock）CAS + synchronized（锁 Node）
锁粒度段（一段一个锁，默认 16 段）单个桶（Node）
查询两次 hash（先定位 Segment 再定位桶）get 无锁（volatile + Unsafe）
扩容段内 rehash多线程协同扩容（ForwardingNode 标记）
计数遍历 Segment 求和（可能全加锁）counterCells 分散热点（同 LongAdder）

1.7 分段锁核心 ​

  • Segment：继承 ReentrantLock，每个 Segment 是一个独立的 HashEntry 数组
  • 默认并发度 16：最多 16 个线程同时写不同段
  • get：两次 hash + Unsafe 直接取，无锁
  • size：先不加锁循环统计，连续 2 次相等才返回；超限则强制锁全部 Segment 统计

局限：锁粒度在「段」，同一段内的写仍然串行；且段数固定（构造时指定），无法随扩容动态增加。

1.8 核心机制 ​

CAS + synchronized（锁 Node） ​

java
// 桶为空 → CAS 直接插入，无锁
// 桶非空 → synchronized 锁住桶头节点，再遍历插入
  • 读（get）完全无锁：Node 数组 volatile 修饰保证数组引用可见，元素用 Unsafe/CAS 保证可见性
  • 写（put）：空桶 CAS 插入，非空桶锁 Node 头节点，锁粒度最小

sizeCtl（控制初始化/扩容） ​

sizeCtl 值含义
0数组未初始化
-1正在初始化（单线程 CAS 抢占）
-n有 n-1 个线程正在帮助扩容
正数下一个扩容阈值

多线程协同扩容 ​

  • ForwardingNode：hash = -1 的标记节点，扩容时放在桶上，其他线程 put 发现它就去帮助迁移数据（helpTransfer）
  • 解决「单线程扩容太慢」的问题，多核机器能并行扩容

counterCells 计数 ​

类比 LongAdder：不竞争单个 size 变量，而是把不同线程分散到不同 CounterCell 上计数，size() 时求和。避免高并发下 ++size 的竞争。

与 HashMap 的关系 ​

CHM 1.8 的底层结构与 HashMap 1.8 一致（数组+链表+红黑树），差异在于并发控制：HashMap 无锁（线程不安全），CHM 用 CAS + synchronized 保证安全，代价是内存多占（sizeCtl/counterCells/ForwardingNode 等额外字段）。

常见误解（避坑） ​

  1. ❌ "CHM 的 get 也要加锁"。→ 1.8 的 get 完全无锁，靠 volatile + Unsafe 保证可见性，读性能极高。
  2. ❌ "CHM 1.7 分段锁粒度就是最优了"。→ 1.8 用 CAS + synchronized 把锁粒度从「段」缩到「单个桶」，并发度更高。
  3. ❌ "CHM 不允许 null key/value"。→ 是的，key 和 value 都不能为 null（HashMap 允许），因为并发下无法区分「不存在」和「值为 null」。
  4. ❌ "CHM 扩容是单线程的"。→ 1.8 通过 ForwardingNode 实现多线程协同扩容，put 遇到扩容中的桶会帮忙迁移。

关联 ​

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