ConcurrentHashMap面试（背会）

ConcurrentHashMap面试

ConcurrentHashMap是 Java 中用于在多线程环境下高效使用的哈希表实现，在不同的 Java 版本中其底层数据结构有所不同，下面为你分别介绍：

Java 7 中的 ConcurrentHashMap

在 Java 7 里，ConcurrentHashMap 的底层数据结构由分段锁（Segment）和哈希表（HashEntry）构成。

• 分段锁（Segment）：ConcurrentHashMap 把整个哈希表划分成多个段（Segment），每个段都相当于一个小的 HashMap，并且拥有自己的锁。默认情况下有 16 个段，这意味着最多可以支持 16 个线程同时并发访问。
• 哈希表（HashEntry）：每个段内部是一个由 HashEntry 数组组成的哈希表。HashEntry 是一个链表节点，包含键、值、哈希值和指向下一个节点的引用。当发生哈希冲突时，新的元素会被添加到链表的头部。

下面是一个简单的示意图：

ConcurrentHashMap
├── Segment[0]
│   ├── HashEntry -> HashEntry -> ...
│   └── ...
├── Segment[1]
│   ├── HashEntry -> HashEntry -> ...
│   └── ...
└── ...

Java 8 中的 ConcurrentHashMap

Java 8 对 ConcurrentHashMap 进行了较大的改动，摒弃了分段锁机制，采用了 CAS（Compare-And-Swap）和 synchronized 来保证并发操作的安全性，底层数据结构为数组 + 链表 + 红黑树。

• 数组（Node []）：ConcurrentHashMap 的基础存储结构是一个 Node 类型的数组，每个 Node 包含键、值、哈希值和指向下一个节点的引用。
• 链表：当发生哈希冲突时，新的元素会被添加到链表的尾部。如果链表长度超过一定阈值（默认为 8），链表会转换为红黑树。
• 红黑树：红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，能够在 O (log n) 的时间复杂度内完成查找、插入和删除操作。当链表长度过长时，将链表转换为红黑树可以提高查找效率。

下面是一个简单的示意图：

ConcurrentHashMap
├── Node[]
│   ├── Node -> Node -> ... （链表）
│   ├── TreeNode -> TreeNode -> ... （红黑树）
│   └── ...

综上所述，Java 7 中的 ConcurrentHashMap 通过分段锁实现并发控制，而 Java 8 则使用 CAS 和 synchronized 来保证并发操作的安全性，并且引入了红黑树来提高哈希冲突时的查找效率。