面试篇-ConcurrentHashMap的线程安全实现原理及应用

1、ConcurrentHashMap 是什么?它的工作原理是什么?

ConcurrentHashMap 是 Java 中的一个线程安全的散列表实现。与 HashMap 不同,ConcurrentHashMap 支持多个线程同时访问和修改散列表,而不需要任何额外的同步机制。

ConcurrentHashMap 的工作原理与 HashMap 类似,它使用哈希函数将键映射到桶索引位置,并使用链表或红黑树等数据结构解决哈希冲突。但是,ConcurrentHashMap 使用分段锁(segment lock)来限制同一时间只有一个线程可以修改特定的桶。

2、ConcurrentHashMap 与 HashMap 的区别是什么?

ConcurrentHashMap 和 HashMap 都是散列表实现,但它们之间有一些关键的区别。主要区别如下:

  • 线程安全:ConcurrentHashMap 是线程安全的,而 HashMap 不是。
  • 性能:在高并发的情况下,ConcurrentHashMap 的性能通常比 HashMap 更好,因为它允许多个线程同时访问散列表,而无需进行额外的同步。
  • null 键和 null 值:ConcurrentHashMap 不支持 null 键和 null 值,而 HashMap 支持。

JDK1.7

JDK1.8

实现

hashEntry+segment

Node+CAS+Synchronized

Segment继承ReetrantLock

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Synchronized

存储

数组+链表

数组+链表+红黑树

链表超过8

数组

红黑树

插法

头插法

尾插法

3、ConcurrentHashMap 中的分段锁是什么?它如何确保线程安全?

ConcurrentHashMap 中的分段锁是一种锁的设计模式,它将散列表分成多个部分(段),每个部分都有一个独立的锁。当需要修改特定桶中的键值对时,只需锁定相应的段,而不是整个散列表。

由于每个段都有自己的锁,因此多个线程可以同时访问和修改不同的段,从而提高了并发性能。这确保了在任何时候只有一个线程可以修改同一段中的键值对,从而保证了线程安全。

4、ConcurrentHashMap 的扩容机制是什么?

ConcurrentHashMap 的扩容机制与 HashMap 类似,当存储在 ConcurrentHashMap 中的键值对的数量超过负载因子乘以散列表容量时,ConcurrentHashMap 将自动扩容。在扩容时,ConcurrentHashMap 会创建一个新的桶数组,并通过重新哈希化将所有键值对复制到新的桶中。与 HashMap 不同的是,ConcurrentHashMap 的扩容不会阻塞其他线程的访问。在扩容期间,ConcurrentHashMap 会将新的键值对添加到新的桶中,而不是旧的桶中。这确保了在扩容期间仍然可以进行并发访问。

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转载自blog.csdn.net/citywu123/article/details/130014979