Question

ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全？

Answer 1

如何保证容器是线程安全的？ ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全？
Java提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合框架内部，除了Hashtable等同步容器，还提供了所谓的同步包装器（Synchronized Wrapper），我们可以调用Collections工具类提供的包装方法，来获取一个同步的包装容器（如Collections.synchronizedMap），但是它们都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并发情况下，性能比较低下。

另外，更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类，它提供了：

各种并发容器，比如ConcurrentHashMap、 CopyOnWriteArrayList。
各种线程安全队列（Queue/Deque），如ArrayBlockingQueue、 SynchronousQueue。
各种有序容器的线程安全版本等。
1.为什么需要ConcurrentHashMap？
Hashtable本身比较低效，因为它的实现基本就是将put、 get、 size等各种方法加上“synchronized”。简单来说，这就导致了所有并发操作都要竞争同一把锁，一个线程在进行同
步操作时，其他线程只能等待，大大降低了并发操作的效率。

个人理解
就是更细粒度的加锁机制来实现更大程度的共享。

2.ConcurrentHashMap分析
ConcurrentHashMap的设计实现其实一直在演化。

1.7
put加锁
通过分段加锁segment，一个hashmap里有若干个segment，每个segment里有若干个桶，桶里存放K-V形式的链表， put数据时通过key哈希得到该元素要添加到的segment，
然后
对segment进行加锁，然后在哈希，计算得到给元素要添加到的桶，然后遍历桶中的链表，替换或新增节点到桶中
size
分段计算两次，两次结果相同则返回，否则对所以段加锁重新计算
1.8
put CAS 加锁
1.8中不依赖与segment加锁，segment数量与桶数量一致；
首先判断容器是否为空，为空则进行初始化利用volatile的sizeCtl作为互斥手段，如果发现竞争性的初始化，就暂停在那里，等待条件恢复，否则利用CAS设置排他标志
（U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)） ;否则重试
对key hash计算得到该key存放的桶位置，判断该桶是否为空，为空则利用CAS设置新节点
否则使用synchronize加锁，遍历桶中数据，替换或新增加点到桶中
最后判断是否需要转为红黑树，转换之前判断是否需要扩容
size
利用LongAdd累加计算
ConcurrentHashMap使用要点
ConcurrentHashMap使用要点

ConcurrentHashMap允许一边更新、一边遍历，也就是说在Iterator对象遍历的时候，ConcurrentHashMap也可以进行remove,put操作，且遍历的数据会随着remove,put操作产出变化

Answer 2

读的时候用volatile保证可见性，使读到的数据永远是最新的

写的时候用分段锁只对部分数据加锁