ConcurrentHashMap线程安全机制解析

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ConcurrentHashMap通过分段锁与无锁读实现高性能线程安全：读操作无锁靠volatile，写操作仅锁单个桶，扩容等用CAS，避免HashMap的环形链表和Hashtable的全局锁瓶颈。

因为普通 HashMap 不是线程安全的，而 Hashtable 和 synchronizedMap 又太“重”——ConcurrentHashMap 在保证线程安全的前提下，把锁粒度压到最低，读操作几乎无锁，写操作只锁住单个桶（bin），并发性能远超传统方案。

为什么不能直接用 HashMap

多线程环境下，HashMap 的 put() 可能触发扩容+链表迁移，若多个线程同时操作，极易引发环形链表，导致 get() 死循环、CPU 占满；此外，它不保证可见性与原子性，数据可能丢失或读到脏值。

Hashtable 和 Collections.synchronizedMap 的问题

它们对整个 map 加同一把全局锁：

• 任意线程调用 put、get、size 都要排队等待
• 读写互斥，无法并发读
• 在高并发场景下吞吐量急剧下降，成为瓶颈

ConcurrentHashMap 是怎么做到又快又安全的

JDK 8+ 的核心策略是“分而治之 + 无锁优先”：

• 读操作完全无锁，靠 volatile 修饰的 table 和 Node 字段保证内存可见性
• 写操作（如 put）只对目标桶的头节点加 synchronized 锁，不同桶之间互不影响
• 初始化、扩容、计数等关键步骤大量使用 CAS（如 sizeCtl、nextTable 状态控制）
• 链表过长（≥8）且数组足够大（≥64）时转红黑树，避免哈希碰撞导致的 O(n) 查找

实际使用要注意什么

它强大但有边界，用错反而埋坑：

• 不允许 null 键或 null 值，否则直接抛 NullPointerException
• 迭代器是弱一致性的：遍历时看不到其他线程刚做的修改，也不会抛 ConcurrentModificationException
• 复合操作（如“先查再put”）不是原子的，要用 computeIfAbsent、putIfAbsent、merge 等内置原子方法
• size() 返回的是近似值（基于分段计数+重试），如需精确统计，建议用 mappingCount()

基本上就这些。它不是万能锁，但确实是高并发 Map 场景下的首选——不复杂，但细节容易忽略。

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