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concurrenthashmap

ConcurrentHashMap 并发设计（JDK 8）​

ToC​

  • 基本结构与无锁读
  • 插入与扩容（CAS + 链/树）
  • 计数与 size 计算
  • 与 Hashtable/同步 Map 对比
  • 复合操作与 compute 系列

基本结构与无锁读​

与 HashMap 类似使用桶数组，但在并发下：

  • 读大多为无锁：定位桶后若为不可变结构可直接读取；
  • 写使用 synchronized 作用于桶头节点或使用 CAS 协作；
  • 扩容采用转移线程协作（迁移任务分段）。

插入与扩容（CAS + 链/树）​

典型流程：

  1. 桶为空：使用 CAS 放置首节点；
  2. 桶为 ForwardingNode：表示正在扩容，帮助迁移后重试；
  3. 否则对桶头加锁后在链/树中查找插入；

树化/退化阈值与 HashMap 相似，但实现细节不同（TreeBin 包装）。

计数与 size 计算​

  • 计数使用 CounterCell 分桶累加，减少热点竞争；
  • size() 在并发下可能返回近似值，可使用 mappingCount() 获取 long 近似计数；
  • 强一致计数需遍历，代价高。

与 Hashtable/同步 Map 对比​

  • Hashtable 对所有操作加全表锁，吞吐差；
  • Collections.synchronizedMap 包装器也是粗粒度锁；
  • ConcurrentHashMap 提供更细粒度同步与无锁读，支持更丰富复合操作。

复合操作与 compute 系列​

computeIfAbsent/compute/merge 等在并发下是“原子”的，但计算函数内部不要做阻塞/长耗时操作以免拖慢桶锁持有时间。

示例：

ConcurrentHashMap<String, Expensive> cache = new ConcurrentHashMap<>();
Expensive v = cache.computeIfAbsent(key, k -> load(k));