多线程环境下,如何实现一个 Hash 结构?介绍一下 ConCurrentHashMap 的底层原理?

简介: 多线程环境下,如何实现一个 Hash 结构?介绍一下 ConCurrentHashMap 的底层原理?

1. 多线程环境下,如何实现一个 Hash 结构?

在多线程并发环境下,我们可以使用 ConcurrentHashMap 来实现这样一个需求。

2. 介绍一下 ConcurrentHashMap 的底层原理?

ConcurrentHashMap 的话要分为两种情况分析,一种是在 JDK1.7,一种是在 JDK8 之后,他们之间的差别是比较大的。

在 JDK1.7 的话:它的底层是使用数组 + 链表来实现的,使用分段锁来保证线程安全,它将数组分成 16 段,也就是给每个 Segment 来配一把锁,在读每个 Segment 的时候先获取对应的锁,所以它最多能有 16 个线程并发去操作

JDK1.7 的 ConcurrentHashMap 介绍:

Segment

ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的,但是因为它支持并发操作,所以要复杂一些。整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成,Segment 代表” 部分 “或” 一段 “的意思,所以很多地方都会将其描述为分段锁。

线程安全(Segment 继承 ReentrantLock 加锁)

简单理解就是,ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组,Segment 通过继承

ReentrantLock 来进行加锁,所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment,这样只要保证每个 Segment 是线程安全的,也就实现了全局的线程安全。

并行度(默认 16

concurrencyLevel:并行级别、并发数、Segment 数,怎么翻译不重要,理解它。默认是 16,也就是说 ConcurrentHashMap 有 16 个 Segments,所以理论上,这个时候,最多可以同时支持 16 个线程并发写,只要它们的操作分别分布在不同的 Segment 上。这个值可以在初始化的时候设置为其他值,但是一旦初始化以后,它是不可以扩容的。再具体到每个 Segment 内部,其实每个 Segment 很像之前介绍的 HashMap,不过它要保证线程安全,所以处理起来要麻烦些。

到了 JDK1.8 之后:跟 HashMap 一样,也引入了这种红黑树的结构。同时在并发处理方面,不再使用分段锁的方式,而是采用 CAS 加 synchronized 关键字这种方式来实现一种更加细粒度的锁,相当于是把这个锁控制在了更加细粒度的哈希桶的这个级别。然后在写入键值对的时候可以锁住哈希桶的这种链表的头节点,这样就不会影响到其他的哈希桶的写入,从而提高对并发的这种处理能力。


相关文章
|
3月前
|
安全 Java 数据库
一天十道Java面试题----第四天(线程池复用的原理------>spring事务的实现方式原理以及隔离级别)
这篇文章是关于Java面试题的笔记,涵盖了线程池复用原理、Spring框架基础、AOP和IOC概念、Bean生命周期和作用域、单例Bean的线程安全性、Spring中使用的设计模式、以及Spring事务的实现方式和隔离级别等知识点。
|
3月前
|
编解码 网络协议 API
Netty运行原理问题之Netty的主次Reactor多线程模型工作的问题如何解决
Netty运行原理问题之Netty的主次Reactor多线程模型工作的问题如何解决
|
2月前
|
存储 缓存 Java
什么是线程池?从底层源码入手,深度解析线程池的工作原理
本文从底层源码入手,深度解析ThreadPoolExecutor底层源码,包括其核心字段、内部类和重要方法,另外对Executors工具类下的四种自带线程池源码进行解释。 阅读本文后,可以对线程池的工作原理、七大参数、生命周期、拒绝策略等内容拥有更深入的认识。
135 29
什么是线程池?从底层源码入手,深度解析线程池的工作原理
|
1月前
|
Java 编译器 程序员
【多线程】synchronized原理
【多线程】synchronized原理
57 0
|
1月前
|
Java 应用服务中间件 API
nginx线程池原理
nginx线程池原理
29 0
|
2月前
|
存储 缓存 Java
JAVA并发编程系列(11)线程池底层原理架构剖析
本文详细解析了Java线程池的核心参数及其意义,包括核心线程数量(corePoolSize)、最大线程数量(maximumPoolSize)、线程空闲时间(keepAliveTime)、任务存储队列(workQueue)、线程工厂(threadFactory)及拒绝策略(handler)。此外,还介绍了四种常见的线程池:可缓存线程池(newCachedThreadPool)、定时调度线程池(newScheduledThreadPool)、单线程池(newSingleThreadExecutor)及固定长度线程池(newFixedThreadPool)。
|
3月前
|
存储 NoSQL Java
线程池的原理与C语言实现
【8月更文挑战第22天】线程池是一种多线程处理框架,通过复用预创建的线程来高效地处理大量短暂或临时任务,提升程序性能。它主要包括三部分:线程管理器、工作队列和线程。线程管理器负责创建与管理线程;工作队列存储待处理任务;线程则执行任务。当提交新任务时,线程管理器将其加入队列,并由空闲线程处理。使用线程池能减少线程创建与销毁的开销,提高响应速度,并能有效控制并发线程数量,避免资源竞争。这里还提供了一个简单的 C 语言实现示例。
|
3月前
|
存储 Java 开发者
HashMap线程安全问题大揭秘:ConcurrentHashMap、自定义同步,一文让你彻底解锁!
【8月更文挑战第24天】HashMap是Java集合框架中不可或缺的一部分,以其高效的键值对存储和快速访问能力广受开发者欢迎。本文深入探讨了HashMap在JDK 1.8后的底层结构——数组+链表+红黑树混合模式,这种设计既利用了数组的快速定位优势,又通过链表和红黑树有效解决了哈希冲突问题。数组作为基石,每个元素包含一个Node节点,通过next指针形成链表;当链表长度过长时,采用红黑树进行优化,显著提升性能。此外,还介绍了HashMap的扩容机制,确保即使在数据量增大时也能保持高效运作。通过示例代码展示如何使用HashMap进行基本操作,帮助理解其实现原理及应用场景。
51 1
|
3月前
|
存储 Java
线程池的底层工作原理是什么?
【8月更文挑战第8天】线程池的底层工作原理是什么?
112 8