ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的-put方法简要分析

news2024/10/6 4:05:46

ConcurrentHashMap 是 Java 中并发编程中常用的线程安全的哈希表（HashMap）实现。它具有以下几个显著的特点和优点，适合在特定的并发场景中使用：

线程安全性：
- ConcurrentHashMap 提供了并发访问的线程安全保证，可以安全地在多线程环境中进行读取和写入操作，而无需显式地使用外部同步机制（如 synchronized）。
分段锁设计：--- jdk 1.7
- ConcurrentHashMap 使用了分段锁（Segmented Locking）的技术，内部分为多个段（Segment），每个段都类似于一个小的 HashMap，各自维护一部分数据。
- 默认情况下，ConcurrentHashMap 中有 16 个段，因此支持最多 16 个线程同时进行写操作，这提高了并发性能。
高并发性能：
- 分段锁设计使得 ConcurrentHashMap 在读操作上可以实现真正的并发访问，即使在写操作也只会锁住对应的段而不是整个表，因此不同段之间的操作可以并行执行，提高了并发性能。
扩展性和灵活性：
- ConcurrentHashMap 在初始化时可以指定段的数量，可以根据实际需求调整以平衡并发性能和内存消耗。
- 它支持高并发的写入操作，同时保持良好的读取性能，适合于大部分读多写少的并发场景。
迭代安全性：
- ConcurrentHashMap 在进行迭代时，不会抛出 ConcurrentModificationException 异常，因为它通过一种复杂的方式确保迭代器能够安全地遍历表中的元素，即使在并发修改的情况下也能保证一定的可靠性。

ConcurrentHashMap 适用于需要高并发访问且需要线程安全的场景，特别是在以下情况下可以考虑使用它：

总之，ConcurrentHashMap 是一个强大的并发工具，通过其优化的设计和分段锁机制，能够在高并发环境下提供良好的性能和线程安全保证，是并发编程中常用的选择之一。

ConcurrentHashMap 在 Java 7 中采用了一种称为分段锁（Segmented Locking）的机制来保证线程安全性。具体来说，它的线程安全性是通过以下几个关键点来实现的：

分段锁机制：--- jdk 1.7
- ConcurrentHashMap 内部维护了一个由多个段（Segment）组成的数组，每个段其实就是一个小的 HashTable。
- 默认情况下，ConcurrentHashMap 中有 16 个段，理论上可以支持同时进行 16 个写操作（插入或更新）。
段内操作的加锁：
- 每个段都是一个独立的 HashTable，它们之间是相互独立的，因此在进行操作时，只需要锁定需要操作的段，而不影响其他段的操作。
- 这样做的好处是，在多线程的情况下，不同段的操作可以并行进行，提高了并发性能。
保证可见性：
- ConcurrentHashMap 使用了 volatile 变量来保证段数组的可见性，确保一个线程对段数组所做的修改对其他线程是可见的。
- 这样可以避免由于缓存一致性导致的问题。
写操作的安全性：
- 在写操作（插入或更新）时，需要锁定对应的段，但这个锁定是针对段而不是整个 ConcurrentHashMap，这样做提高了并发度。
- 这种方式下，不同段之间的写操作可以并行执行，只有在同一个段上的写操作才会被阻塞。
读操作的安全性：
- 读操作通常不需要加锁，因为段内的 HashTable 是线程安全的，读取操作是非阻塞的。