高并发神器！ConcurrentHashMap为何如此高效
引言
大家好，我是小米！当天我们来聊聊Java中一个超级适用的线程安选汇合类——ConcurrentHashMap。关于多线程环境中须要频繁读写数据的场景来说，ConcurrentHashMap无疑是个好帮手。那么，为什么ConcurrentHashMap效率高？底层成功的微妙又是什么？接上去，让我们一探求竟。
ConcurrentHashMap与Hashtable的对比
在多线程环境中，我们经常须要保障数据的线程安保性。说到成功线程安保，ConcurrentHashMap和Hashtable都是不错的选用，但二者的性能体现却有很大差异。
Hashtable：同步锁的性能瓶颈
Hashtable作为Java早期的线程安保类，关键经过Synchronized关键字启动方法级别的同步来保障线程安保。比如，在口头put或get操作时，Hashtable会锁住整个对象，造成同一期间只能有一个线程访问或修负数据。这样虽然保障了安保性，但性能相对低下。
ConcurrentHashMap：分段锁的高效设计
ConcurrentHashMap的外围现实是分段锁，这使得它在性能上要远优于Hashtable。便捷来说，ConcurrentHashMap将数据划分红多个段（Segment），每个Segment对应一个锁。不同线程访问不同Segment的数据时，可以同时启动而不相互阻塞，从而提高了并发性能。
Java的两个关键版本（1.7和1.8）对ConcurrentHashMap的底层结构有很大的差异，我们一同来看看它们的演化环节。
JDK 1.7：Segment分段锁
在JDK 1.7中，ConcurrentHashMap经常使用了分段锁（Segment）的设计。经过这一设计，ConcurrentHashMap到达了提高并发访问率的成果。
底层结构：Segment数组 + HashEntry链表
ConcurrentHashMap在底层将数据分为多个Segment，每个Segment外部由链表存储数据。这样一来，ConcurrentHashMap将整个Map分红了若干个小的子Map，每个Segment相当于一个小的Hashtable，持有一个独立的锁。因此，多个线程访问不同Segment的元素时不会相互影响，从而提高了并发性能。
如何成功分段锁？
ConcurrentHashMap中会对每一个键值对启动哈希计算，以确定它属于哪个Segment。每个Segment锁住一个区域的数据，这样每次只锁定一个Segment，即使一个Segment被锁定，其余Segment也可以同时被访问，这就防止了整个Map锁住的低效状况。
优缺陷
JDK 1.8：无Segment，链表+红黑树+CAS
JDK 1.8中，ConcurrentHashMap的底层结构和成功模式出现了严重变动，Segment不再存在，取而代之的是更为精简的成功模式。JDK 1.8摒弃了Segment锁机制，而是驳回了数组+链表+红黑树的组合数据结构。
数据结构：Node数组 + 链表/红黑树
JDK 1.8的ConcurrentHashMap与1.8版本的HashMap十分相似，底层经过一个Node数组来存储数据。假设某个桶中有少量hash抵触的数据，会先构成链表；当链表长度超越必定阈值（8）后，会转化成红黑树结构，从而提高查问效率。
并发控制：CAS + synchronized
ConcurrentHashMap 1.8 的线程安保关键经过CAS（Compare And Swap）和synchronized关键字来成功，而不是之前的锁住整个Segment。这样在启动增删改查时，只有要锁住操作的链表头部节点即可，大大降落了锁的粒度，进一步优化了并发效率。
优缺陷
ConcurrentHashMap的外围机制剖析
1. get操作
get操作在ConcurrentHashMap中是无锁的，关键经过定位到详细的Node节点来间接失掉数据。
流程：
2. put操作
在口头put时，ConcurrentHashMap会尝试经常使用CAS来参与元素。假设节点位置为空，CAS降级会成功；否则，系统会退而经常使用synchronized锁住节点启动降级操作。
流程：
若为链表，遍历链表并参与至末尾；链表长度超越8则转化为红黑树。
若为红黑树，则依照红黑树的拔出规定启动降级。
3. 扩容机制
与HashMap相似，ConcurrentHashMap在容量无余时会启动扩容。不同的是，ConcurrentHashMap的扩容操作是分段启动的。
ConcurrentHashMap的优势总结
ConcurrentHashMap作为Java中一个关键的并发汇合类，仰仗其分段锁和CAS机制，在保障线程安保的同时，大大优化了性能。JDK 1.7中经过Segment的分段锁来降落锁竞争，而JDK 1.8中则进一步改良为无锁化操作和红黑树的结构，大幅度优化了性能和并发性。
在实践开发中，假设你须要一个线程安保、高并发的Map汇合，ConcurrentHashMap相对是一个值得信任的选用！宿愿当天的分享能够协助大家更好地理解ConcurrentHashMap的底层设计及其优势，我们下次再一同讨论更多Java黑科技！
