ConcurrentHashMap源码深度解析：理论与实战

本文档深入剖析了Java并发哈希表（ConcurrentHashMap）的核心理论、实现原理以及关键源码。首先，我们了解到ConcurrentHashMap的设计是基于分段（Segment）结构，每个Segment是一个独立的哈希桶数组，能够并行处理多个线程的读写操作。它通过CAS（Compare and Swap）原子操作来更新值的位置，确保数据的一致性。 在HashMaq的实现中，哈希函数将键的散列值均匀分布到各个Segment中，避免了大量的冲突。当键的数量超过阈值（例如8个或更少时，使用较小的阈值如UNTREEIFY_THRESHOLD），会触发树化过程（TREEIFY_THRESHOLD），将链表转换为红黑树以提高查找效率。另一方面，如果键的数量减少到一定程度，会进行合并（UNTREEIFY_THRESHOLD）以优化内存使用。 Segment数组中的每个元素（Node数组）包含一个私有的、可变大小的Node数组，用于存储键值对。当添加新元素时，通过计算键的哈希值和散列扩展（spreadhash），确定在数组中的位置。如果当前索引处已经有元素，可能会遇到ForwordingNode，这表示该键已被移动到其他位置。在处理这种情况时，源码会检查目标位置是否是空的，或者是否需要通过树化或前向传播（ForwardingNode）来完成迁移。 put方法的流程包括计算哈希值、散列扩展、尝试使用cas操作插入或更新键值对。get方法则是根据给定的键快速定位到对应的Node。如果找到的Node是树节点，它会通过红黑树的查找算法来获取正确的值。在整个过程中，大小控制（sizeCtl）变量起到关键作用，用于动态调整Segment数组的大小以适应并发操作。 总结来说，ConcurrentHashMap的设计巧妙地结合了线程安全的并发机制和高效的哈希树数据结构，提供了高并发环境下的高效键值存储和检索。通过对源码的深入分析，可以更好地理解其内部的工作原理，并为Java开发者提供了一种灵活且性能卓越的数据结构解决方案。