Java中的ConcurrentHashMap

简介

ConcurrentHashMap是Java中的一个并发容器，它是线程安全的HashMap实现。ConcurrentHashMap允许多个线程同时读取和写入，而不会导致数据结构的破坏。 它实现了ConcurrentMap接口，可以使用putIfAbsent()等原子操作方法。ConcurrentHashMap相对于非线程安全的HashMap，是线程安全的，性能更好，而且可以支持更高的并发度。

ConcurrentHashMap的内部实现

ConcurrentHashMap是由Segment数组和HashEntry数组组成的。 Segment继承了ReentrantLock，用于对 HashEntry 数组做并发控制。而HashEntry则是链表式的散列结构，用于存储键值对（Entry）。

每个Segment代表HashEntry数组的一个分段，不同Segment的访问互相独立，不会产生互斥，因而降低了锁的粒度，提高了并发性。

当HashMap的元素数量达到一定比例时，ConcurrentHashMap自动进行扩容。ConcurrentHashMap的扩容过程可以同时进行读写操作，不会导致数据破坏。

ConcurrentHashMap的常用方法

• put(K key, V value)：向ConcurrentHashMap中添加一个键值对，如果存在相同的key则替换原来的value。

• get(K key)：获取指定键的值。

• remove(Object key)：从ConcurrentHashMap中删除一个键值对。

• size()：获取ConcurrentHashMap中键值对的数量。

• isEmpty()：判断是否为空。

• containsKey(Object key)：判断ConcurrentHashMap中是否包含指定的键。

• containsValue(Object value)：判断ConcurrentHashMap中是否包含指定的值。

• putIfAbsent(K key, V value)：如果key不存在，则向ConcurrentHashMap中添加一个键值对，如果key存在，则不做任何操作。

ConcurrentHashMap的并发问题

ConcurrentHashMap具有很好的并发性能，但是在使用ConcurrentHashMap时，可能存在一些需要注意的并发问题。

首先，虽然ConcurrentHashMap可以提供更高的并发度，但是也存在竞争的问题。例如，相同的键值对在同时进行添加时，只有一个线程能够添加成功，而其他线程会抛出异常。

另外，在迭代ConcurrentHashMap时，由于多个线程可以同时读取和写入，因此可能会导致ConcurrentModificationException异常的抛出。 如果需要遍历ConcurrentHashMap的话，可以使用ConcurrentHashMap提供的一个专门的迭代器ConcurrentHashMap.KeySetView或ConcurrentHashMap.ValuesView。

总结

ConcurrentHashMap是Java中的一个线程安全HashMap实现，具有更高的并发度和更好的性能。它是由Segment数组和HashEntry数组组成，通过分段锁来实现并发控制，同时支持多线程的读和写。在使用ConcurrentHashMap时，需要注意它可能出现的竞争问题，以及在并发迭代时需要使用专门的迭代器。