Java并发集合类：ConcurrentHashMap源码解析

ConcurrentHashMap是Java中专为高并发场景设计的线程安全哈希表，其在JDK 1.7和1.8版本中采用了不同的实现机制。

JDK 1.7 分段锁机制

JDK 1.7 中的 ConcurrentHashMap 采用分段锁（Segment）实现线程安全。每个 Segment 都是一个类似于 HashMap 的独立可锁容器，其数量由 concurrencyLevel 参数决定，默认为16。这种设计允许多个线程同时操作不同的 Segment，从而提高并发性能。

然而，分段锁机制也存在一些不足：

• Segment 数组大小固定，限制了动态扩容能力。
• 当多个线程访问同一个 Segment 时，仍需进行锁竞争。

JDK 1.8 CAS 与红黑树

JDK 1.8 对 ConcurrentHashMap 进行了重大优化，放弃分段锁，采用更细粒度的锁机制：

• CAS 无锁操作: 利用 CAS 原语实现对节点的无锁操作，例如 putIfAbsent。
• 轻量级锁: 当 CAS 操作失败时，使用 synchronized 锁保证线程安全。
• 红黑树优化: 当链表长度超过阈值（默认为8）时，链表会转换为红黑树，提高查找、插入和删除效率。

扩容机制

JDK 1.8 中的 ConcurrentHashMap 采用渐进式扩容策略，避免一次性扩容带来的性能开销：

1. 当某个桶的链表长度超过阈值时，触发扩容。
2. 扩容过程分多个阶段进行，每次只迁移部分数据。
3. 多个线程可以同时参与扩容，提高效率。

ConcurrentHashMap 通过精巧的设计和优化，在保证线程安全的同时，提供了高效的并发访问性能，是高并发场景下的首选集合类之一。