ConcurrentHashMap是Java并发编程非常重要的容器，也是大厂重点考察，下面我就全面来详解ConcurrentHashMap@mikechen

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 是 Java 中一种线程安全的哈希表实现，主要用于多线程环境下的数据存取。

当需要在多线程环境中对集合（如 :Map）进行并发操作时，ConcurrentHashMap 是比 Hashtable /或 synchronizedMap 更优的选择。

因为，与 Hashtable 使用全表锁定的方式不同，ConcurrentHashMap 通过锁分离、CAS ........等操作，实现了更高的并发度。

允许多个线程并发地读取、或更新哈希表的不同部分，从而在多线程环境中表现出更优的性能。

ConcurrentHashMap原理

如果你要更清楚ConcurrentHashMap 为什么性能更好，你需要更加深入的理解”ConcurrentHashMap 背后的底层实现“。

下面我重点谈谈ConcurrentHashMap 的底层实现原理，这里需要分别谈到：JDK1.7/JDK.18的实现。

ConcurrentHashMap(JDK.1.7)实现原理

在 Java 1.7 中，ConcurrentHashMap 使用了分段锁（Segmented) +分段锁（Locking）机制。

整体实现，如下图所示：

如下图所示：

1.数据结构

ConcurrentHashMap(1.7版本)： 由一个包含 Segment 数组的对象组成。

每个 Segment 是一个小型的、独立的哈希表，并有自己的一把锁，这样，每个 Segment 的数据可以在不同的线程中独立访问。

2.分段锁(Lock)机制

每个 Segment 维护其自己的锁，当线程访问某个特定的 Segment 时。

只有该 Segment 会被锁定，其他的 Segment 不受影响，这种机制允许多个线程同时访问不同的 Segment，从而提高并发性能。

虽然分段锁提高了并发性，但在大量数据分布不均的情况下，比如：比如所有数据都落在一个 Segment 中，可能会导致性能瓶颈。

所以，在ConcurrentHashMap(1.8版本)，进行了改进。

ConcurrentHashMap(JDK.1.8)实现原理

在 Java 1.8 中，ConcurrentHashMap 进行了重大改进，放弃了分段锁机制，改用更细粒度的锁、和 CAS 操作。

并且，ConcurrentHashMap(JDK8)，还参考了HashMap(JDK8)的实现，如下图所示：

ConcurrentHashMap 仍然使用 Node 数组（类似： HashMap），每个数组元素是一个 Node 链表或红黑树。

为了支持高并发，在 Java 8 中，ConcurrentHashMap 完全移除了分段锁的设计，转而使用更加细粒度的并发控制机制。

比如：Java 8 中的 ConcurrentHashMap 不再使用 Segment，而是采用了与 HashMap 类似的结构，即一个数组加链表、或红黑树的形式。

并且，ConcurrentHashMap 通过 CAS 操作（Compare-And-Swap）来实现高效的无锁插入。

比如：在进行 put 操作时，会先尝试用 CAS 来将数据插入到合适的位置，如果 CAS 操作成功，说明插入完成，否则，表示有冲突，可能需要进一步处理。

而且，ConcurrentHashMap 会对冲突的链表或树节点，使用 synchronized 进行锁定，而不是像 Java 7 中那样锁定整个 Segment。

所以，在多线程环境中，由于锁的使用更精细，线程之间的锁争用显著减少。

ConcurrentHashMap使用示例

这些改进，使得 ConcurrentHashMap 成为处理并发数据结构的一个更加高效且灵活的选择。

public class ConcurrentAccessExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap<>();
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 三个线程并发地更新 "apple" 的计数
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            executor.submit(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    map.merge("apple", 1, Integer::sum);
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
            // 等待所有任务完成
        }

        System.out.println("Final Apple count: " + map.get("apple"));
    }
}

在这个例子中，多个线程同时访问和修改 ConcurrentHashMap，由于其内部的线程安全机制，即使在高并发情况下，ConcurrentHashMap 也能正确更新数据。

总之，ConcurrentHashMap 是 Java 中处理高并发情况下，线程安全问题的强大工具，熟悉其实现原理、和使用方式对编写高效的并发代码至关重要。

本篇已收于mikechen原创超30万字《阿里架构师进阶专题合集》里面。