ConcurrentHashMap相关面试题

ConcurrentHashMap和HashMap的区别是什么?

 

ConcurrentHashMap是HashMap的升级版,HashMap是线程不安全的,而ConcurrentHashMap是线程安全。而其他功能和实现原理和HashMap类似。

 

JDK8的ConcurrentHashMap和JDK7的ConcurrentHashMap有什么区别?

 

  1. JDK8中新增了红黑树

  2. JDK7中使用的是头插法,JDK8中使用的是尾插法

  3. JDK7中使用了分段锁,而JDK8中没有使用分段锁了

  4. JDK7中使用了ReentrantLock,JDK8中没有使用ReentrantLock了,而使用了Synchronized

  5. JDK7中的扩容是每个Segment内部进行扩容,不会影响其他Segment,而JDK8中的扩容和HashMap的扩容类似,只不过支持了多线程扩容,并且保证了线程安全

 

ConcurrentHashMap是如何保证并发安全的?

 

JDK7中ConcurrentHashMap是通过ReentrantLock+CAS+分段思想来保证的并发安全的,在JDK7的ConcurrentHashMap中,首先有一个Segment数组,存的是Segment对象,Segment相当于一个小HashMap,Segment内部有一个HashEntry的数组,也有扩容的阈值,同时Segment继承了ReentrantLock类,同时在Segment中还提供了put,get等方法,比如Segment的put方法在一开始就会去加锁,加到锁之后才会把key,value存到Segment中去,然后释放锁。

 

同时在ConcurrentHashMap的put方法中,会通过CAS的方式把一个Segment对象存到Segment数组的某个位置中。

 

同时因为一个Segment内部存在一个HashEntry数组,所以和HashMap对比来看,相当于分段了,每段里面是一个小的HashMap,每段公用一把锁,同时在ConcurrentHashMap的构造方法中是可以设置分段的数量的,叫做并发级别concurrencyLevel.

 

JDK8中ConcurrentHashMap是通过synchronized+cas来实现了。在JDK8中只有一个数组,就是Node数组,Node就是key,value,hashcode封装出来的对象,和HashMap中的Entry一样,在JDK8中通过对Node数组的某个index位置的元素进行同步,达到该index位置的并发安全。同时内部也利用了CAS对数组的某个位置进行并发安全的赋值。

 

JDK8中的ConcurrentHashMap为什么使用synchronized来进行加锁?

 

JDK8中使用synchronized加锁时,是对链表头结点和红黑树根结点来加锁的,而ConcurrentHashMap会保证,数组中某个位置的元素一定是链表的头结点或红黑树的根结点,所以JDK8中的ConcurrentHashMap在对某个桶进行并发安全控制时,只需要使用synchronized对当前那个位置的数组上的元素进行加锁即可,对于每个桶,只有获取到了第一个元素上的锁,才能操作这个桶,不管这个桶是一个链表还是红黑树。

 

想比于JDK7中使用ReentrantLock来加锁,因为JDK7中使用了分段锁,所以对于一个ConcurrentHashMap对象而言,分了几段就得有几个ReentrantLock对象,表示得有对应的几把锁。

 

而JDK8中使用synchronized关键字来加锁就会更节省内存,并且jdk也已经对synchronized的底层工作机制进行了优化,效率更好。

 

 

JDK7中的ConcurrentHashMap是如何扩容的?

 

JDK7中的ConcurrentHashMap和JDK7的HashMap的扩容是不太一样的,首先JDK7中也是支持多线程扩容的,原因是,JDK7中的ConcurrentHashMap分段了,每一段叫做Segment对象,每个Segment对象相当于一个HashMap,分段之后,对于ConcurrentHashMap而言,能同时支持多个线程进行操作,前提是这些操作的是不同的Segment,而ConcurrentHashMap中的扩容是仅限于本Segment,也就是对应的小型HashMap进行扩容,所以是可以多线程扩容的。

 

每个Segment内部的扩容逻辑和HashMap中一样。

 

JDK8中的ConcurrentHashMap是如何扩容的?

 

首先,JDK8中是支持多线程扩容的,JDK8中的ConcurrentHashMap不再是分段,或者可以理解为每个桶为一段,在需要扩容时,首先会生成一个双倍大小的数组,生成完数组后,线程就会开始转移元素,在扩容的过程中,如果有其他线程在put,那么这个put线程会帮助去进行元素的转移,虽然叫转移,但是其实是基于原数组上的Node信息去生成一个新的Node的,也就是原数组上的Node不会消失,因为在扩容的过程中,如果有其他线程在get也是可以的。

 

JDK8中的ConcurrentHashMap有一个CounterCell,你是如何理解的?

 

CounterCell是JDK8中用来统计ConcurrentHashMap中所有元素个数的,在统计ConcurentHashMap时,不能直接对ConcurrentHashMap对象进行加锁然后再去统计,因为这样会影响ConcurrentHashMap的put等操作的效率,在JDK8的实现中使用了CounterCell+baseCount来辅助进行统计,baseCount是ConcurrentHashMap中的一个属性,某个线程在调用ConcurrentHashMap对象的put操作时,会先通过CAS去修改baseCount的值,如果CAS修改成功,就计数成功,如果CAS修改失败,则会从CounterCell数组中随机选出一个CounterCell对象,然后利用CAS去修改CounterCell对象中的值,因为存在CounterCell数组,所以,当某个线程想要计数时,先尝试通过CAS去修改baseCount的值,如果没有修改成功,则从CounterCell数组中随机取出来一个CounterCell对象进行CAS计数,这样在计数时提高了效率。

 

所以ConcurrentHashMap在统计元素个数时,就是baseCount加上所有CountCeller中的value只,所得的和就是所有的元素个数。