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2024年3月6日发(作者：个人简历模板电子版可填写免费)
concrrethashmap底层实现原理
ConcurrentHashMap是Java的一个线程安全的哈希表实现类，它允许多个线程同时访问表中的元素而不需要进行加锁操作。它通过将表分段成多个独立的部分，每个部分使用不同的锁来进行同步操作，以提高并发性能。下面将详细介绍ConcurrentHashMap的底层实现原理。
1. 分段锁
ConcurrentHashMap通过将整个表分为多个Segment段来实现并发控制。每个Segment段都拥有一个独立的ReentrantLock锁对象，用来控制该段的访问。这样，当多个线程访问不同段的数据时，可以同时进行操作，从而提高并发性能。
2. Hash分布
ConcurrentHashMap使用和HashMap相同的哈希算法来计算元素存储的位置。首先，它会将键对象通过hashCode()方法得到一个哈希码，然后通过对哈希码进行二次散列（即将高位和低位取异或）得到最终的哈希码。接着，通过对哈希码与段的数量取模，确定元素存储的段。
3. Segment段
每个Segment段都维护了一个Entry数组来存储具体的键值对。它是一个可重入锁ReentrantLock对象和一个抽象类HashEntry的子类的组合。每个Segment段使用volatile修饰符来保证可见性，以便多个线程之间的修改可以正确地被识别。
Segment段的初始化时机是懒加载的，在调用put方法时才会进行初始化。
4. HashEntry
HashEntry是Segment段中实际存储数据的节点类，它维护了键、值和指向下一个节点的引用。值得注意的是，ConcurrentHashMap使用了自定义的HashEntry类，而不是使用了HashMap中的Entry类，这是由于ConcurrentHashMap支持高并发访问，需要更精细的并发控制。
5. put操作
当调用ConcurrentHashMap的put方法时，首先会计算键的哈希码，并通过哈希码和段的数量取模得到目标段。然后，在该段的锁的保护下，进行插入操作。具体的插入过程如下：
- 如果该段已经初始化，则直接在该段的Entry数组中查找哈希码与给定键相等的节点。
- 如果找到了相等的节点，则用新的值替换旧的值。
- 如果没有找到相等的节点，则创建一个新的节点，并将其添加到该段的Entry数组的表头。
6. get操作
当调用ConcurrentHashMap的get方法时，首先也是计算键的哈希码，并通过哈希码和段的数量取模得到目标段。然后，在该段的锁的保护下，进行查找操作。具体的查找过程如下：
- 如果该段已经初始化，则在该段的Entry数组中查找哈希码与给定键相等的节点。
- 如果找到了相等的节点，则返回其对应的值。
- 如果没有找到相等的节点，则返回null。
7. 扩容机制
ConcurrentHashMap采用分段加锁的方式实现并发控制，因此在并发情况下，每个段的大小增长较慢。当某个段满了之后，会通过自旋的方式进行扩容操作。在扩容过程中，会首先创建一个新的段数组，然后将原来段数组中的节点重新分配到新的段数组中。这个过程是线程安全的，因为新的段数组还没有被其他线程引用。
8. 性能优化
ConcurrentHashMap在设计上做了许多优化，以提高其性能。例如，它允许多个线程在同一时刻进行读操作，从而提高并发读的性能。此外，ConcurrentHashMap还避免了扩容操作时的死锁问题，通过对不同段的锁进行排序，从而避免了死锁的发生。
总结：
ConcurrentHashMap是Java中用于高并发环境下安全访问的哈希表实现类。它通过分段加锁的方式实现并发控制，在保证线程安全的同时，提高了并发读写操作的性能。通过合理的分段机制、哈希算法和并发控制策略等设计，ConcurrentHashMap能够很好地平衡并发性能和线程安全。
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