java之ConCurrentHashMap简介说明

下文笔者讲述ConCurrentHashMap简介说明,如下所示

ConCurrentHashMap简介

`ConcurrentHashMap`是
   Java中用于高并发场景下的线程安全哈希表实现
    位于`java.util.concurrent`包中
	 它是`HashMap`线程安全版本
	  相较于`Collections.synchronizedMap()`和`Hashtable`
	  具有更高的并发性能和更好的扩展性

ConCurrentHashMap核心特点

特性	描述
线程安全	支持多线程并发访问而无需外部同步
高并发性能	使用分段锁(JDK 1.7)或 CAS + synchronized(JDK 1.8)机制提升性能
不抛出 `ConcurrentModificationException`	迭代时允许修改结构
键值允许为 null(仅限非并发使用)	在单线程环境下可插入 null 键/值，	但不推荐

内部实现机制演变

JDK 1.7 及之前：分段锁（Segment）
 - 将整个 Map 分成多个 Segment(默认 16 段)，
       每个 Segment 相当于一个独立的 HashTable。
 - 写操作只锁定当前 Segment，提高并发度。

JDK1.8 及之后:
    CAS + synchronized + 红黑树优化
  - 使用 `synchronized` 对链表头节点加锁，粒度更细。
  - 引入红黑树（TreeNode），当链表长度超过阈值（默认 8）时转为红黑树，提高查找效率。
  - 使用 `Node` 节点代替 `Entry`，并支持 `volatile` 修饰字段保证可见性。
  - 引入辅助类 `ForwardingNode` 实现扩容时的迁移操作。

常用方法说明

1.基本操作

方法名	功能
[put(K key, V value)]	插入键值对
[get(Object key)]	获取指定键对应的值
[remove(Object key)]	移除指定键
`containsKey(Object key)`	判断是否包含指定键
[size()]	返回键值对数量(注意： 不是实时精确值)

2.并发增强方法(JDK 1.8+)

例

 
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

        // 插入数据
        map.put("apple", 10);
        map.put("banana", 20);

        // 获取数据
        System.out.println(map.get("apple")); // 输出 10

        // 并发更新
        map.computeIfPresent("banana", (key, val) -> val + 10); // 30
        map.computeIfAbsent("orange", key -> 5); // 插入 orange=5

        // 遍历输出
        map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ": " + value));

        // 移除元素
        map.remove("apple");
    }
}

ConCurrentHashMap与HashMap/Hashtable对比

方法名	功能
`putIfAbsent(K key, V value)`	如果不存在该键才插入
`computeIfAbsent(K key, Function mappingFunction)`	如果不存在该键， 则计算并插入
`computeIfPresent(K key, BiFunction remappingFunction)`	如果存在该键， 则重新计算值
`merge(K key, V value, BiFunction remappingFunction)`	合并值， 常用于统计
`forEach(BiConsumer action)`	遍历所有键值对(线程安全)

特性	`HashMap`	`Hashtable`	`ConcurrentHashMap`
线程安全	❌	✅(方法全同步)	✅(高效并发控制)
允许 null 键/值	✅	❌	❌(建议避免)
性能	高(非线程安全)	低(粗粒度锁)	高(细粒度锁/CAS)
迭代器行为	fail-fast	fail-fast	弱一致性迭代器
扩容策略	单线程扩容	单线程扩容	多线程协助迁移

ConCurrentHashMap适用场景

-高并发读写:
    如缓存系统、计数器、共享状态管理等
-需要线程安全又不想加锁:
    避免阻塞式操作带来的性能瓶颈
-弱一致性要求的迭代:
    迭代过程中允许其他线程修改