java并发体系------并发集合--01

ConcurrentHashMap重要的内部类

• Segment是ConcurrentHashMap的重要内部类，它是ConcurrentHashMap的核心结构之一。ConcurrentHashMap通过分段锁（即每个Segment上都有一个锁）来实现高并发的读操作。每个Segment内部使用HashEntry数组来存储键值对。

• HashEntry是Segment的内部类，它用于存储键值对。每个HashEntry包含一个键、一个值和一个指向下一个HashEntry的指针。

• HashIterator是ConcurrentHashMap的内部类，它用于迭代ConcurrentHashMap中的键值对。HashIterator实现了Iterator接口，可以使用Iterator的相关方法进行遍历操作。

底层数据存储结构

? ? ?是分段数组，ConcurrentHashMap将整个存储空间分割成多个Segment，每个Segment内部使用HashEntry数组来存储键值对。这样的设计可以有效地降低并发操作的锁粒度，提高并发读操作的性能。同时，ConcurrentHashMap还使用了一些CAS操作和volatile变量来保证数据一致性和并发安全性。

ConcurrentHashMap为什么是线程安全的

ConcurrentHashMap是Java中的一个线程安全的哈希表，它可以在多线程环境下进行高效的并发访问。它的线程安全性是通过多个机制来保证的。

? ? 首先，ConcurrentHashMap使用分段锁（Segment）来控制并发访问。它将整个哈希表分成了多个段（Segment），每个段包含了若干个键值对。每个段都有一个相关联的锁，称为段锁。当一个线程访问某个段时，只需获取对应的段锁，其他线程仍然可以访问其他段，这样可以大大提高并发访问的效率。

? 其次，ConcurrentHashMap使用了volatile修饰符来保证可见性。在ConcurrentHashMap中，每个段的数组节点（Node）都是用volatile修饰的，这意味着对这些节点的修改会立即被其他线程所感知。

?最后，ConcurrentHashMap使用了CAS（Compare and Swap）操作来保证原子性。CAS是一种无锁的方式，它通过比较内存中的值和期望的值来确定操作是否成功。在ConcurrentHashMap中，当需要修改一个段的节点时，使用CAS来确保只有一个线程能成功修改节点。

代码层面的实现中，ConcurrentHashMap通过继承自AbstractMap和实现了ConcurrentMap接口来提供线程安全的哈希表功能。它的主要数据结构是一个数组，每个数组元素是一个段（Segment）对象。每个段对象包含了一个HashEntry数组，用于存储键值对。在具体实现中，ConcurrentHashMap还使用了一些辅助类，如Node和HashEntry等。

ConcurrentHashMap通过分段锁、volatile关键字和CAS操作等机制保证了线程安全性，以及高效的并发访问能力。它是Java中常用的线程安全哈希表实现之一。

ConcurrentHashMap中的initTable? put? get以及扩容

ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现，它采用了锁分段技术，每个段（Segment）都拥有一把锁。

?initTable方法

?initTable用于初始化哈希表的容量，它会根据传入的容量参数计算出最接近且大于该容量的2的幂次方值，然后创建一个长度为该2的幂次方值的哈希表数组。这个方法的目的是为了使哈希表的容量始终保持2的幂次方值，这样在计算元素在哈希表中的位置时可以通过位运算（与运算）替代取模运算，提高计算效率。

put方法

put方法用于向哈希表中插入键值对。首先会获取要插入的键对应的哈希值，然后根据该哈希值和哈希表当前容量计算出键在哈希表数组中的索引位置。接下来，会获取对应索引位置处的段，然后进行加锁。在加锁之后，会判断该索引位置处是否已经存在节点。如果不存在，则直接创建一个新的节点并插入到该位置；如果存在，则需要进行链表或红黑树的插入操作，具体操作方式取决于该位置的节点数和哈希表的类型（链表还是红黑树）。插入完成后，会根据节点数是否超过阈值来判断是否需要进行扩容操作。如果需要扩容，则会进行扩容操作。

get方法

get方法用于根据键获取对应的值。首先会获取要查找的键对应的哈希值，然后根据该哈希值和哈希表当前容量计算出键在哈希表数组中的索引位置。接下来，会获取对应索引位置处的段，然后进行加锁。在加锁之后，会在该索引位置处的链表或红黑树中查找指定键的节点，并返回对应的值。

扩容

当哈希表的节点数超过了阈值时，就需要进行扩容操作。扩容时，会创建一个新的哈希表数组，长度是当前哈希表数组的两倍，并将原来哈希表数组中的节点重新计算哈希值并插入到新的数组中。此过程需要首先对所有段进行加锁，然后逐个迁移节点。扩容完成后，会将新的哈希表数组替换为原来的数组，并释放相应的锁。

ConcurrentHashMap的底层实现核心思想是采用锁分段技术，将整个哈希表分成多个段，每个段都有一把锁，不同段之间可以并发进行读写操作。这样就提高了并发性能，多个线程可以同时访问不同段中的数据，从而提高了吞吐量。在进行插入和查找操作时，需要获取对应段的锁，这保证了对同一段的操作是串行的，从而保证了线程安全性。同时，ConcurrentHashMap在扩容过程中也采用了分段加锁的方式，保证了扩容操作的线程安全性。