最爱问的高频ConcurrentHashMap原理，你会了吗？

1、ConcurrentHashMap 是什么？它的工作原理是什么？

ConcurrentHashMap 是Java中的一个线程安全的散列表实现。与HashMap不同，ConcurrentHashMap支持多个线程同时访问和修改散列表，而不需要任何额外的同步机制。

ConcurrentHashMap 的工作原理与 HashMap 类似，同样jdk1.8前后区别较大：

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JDK1.7 中的 ConcurrentHashMap 使用分段锁机制来实现线程安全。分段锁机制将 HashMap 分为多个段，每个段使用一个锁来保护。这样，当多个线程同时访问同一个段时，只会有一个线程能够获取锁，从而保证了线程安全。

JDK1.8 中的 ConcurrentHashMap 使用 CAS 和 synchronized 两种机制来实现线程安全。CAS是Compare and Swap 的缩写，它是一种无锁原子操作。synchronized 是 Java 中的关键字，可以保证线程安全。

2、ConcurrentHashMap 与 HashMap 的区别是什么？

ConcurrentHashMap 和 HashMap 都是散列表实现，但它们之间有一些关键的区别。主要区别如下：

• 线程安全：ConcurrentHashMap 是线程安全的，而 HashMap 不是。
  
• 性能：在高并发的情况下，ConcurrentHashMap 的性能通常比 HashMap 更好，因为它允许多个线程同时访问散列表，而无需进行额外的同步。
  
• null 键和 null 值：ConcurrentHashMap 不支持 null 键和 null 值，而 HashMap 支持。
  

3、ConcurrentHashMap 中的分段锁是什么？它如何确保线程安全？

JDK1.7 中的分段锁机制

JDK1.7 中的 ConcurrentHashMap 将 HashMap 分为多个段，每个段使用一个锁来保护。这样，当多个线程同时访问同一个段时，只会有一个线程能够获取锁，从而保证了线程安全。

JDK1.7 中 ConcurrentHashMap 分段锁机制的具体实现如下：

• ConcurrentHashMap 使用一个 Segment[] 数组来存储各个段。
  

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• 每个 Segment 都实现了 ReentrantLock 接口，可以用于获取锁。
  

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• 当一个线程访问 ConcurrentHashMap 时，会先根据键的哈希值计算出段索引。然后，线程会尝试获取该段的锁。如果获取成功，则线程可以安全地访问该段中的键值对。
  

JDK1.8 中的 CAS + synchronized 机制

JDK1.8 中的 ConcurrentHashMap 使用 CAS 和 synchronized 两种机制来实现线程安全。

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CAS 是 Compare and Swap 的缩写，它是一种无锁原子操作。

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synchronized 是 Java 中的关键字，可以保证线程安全。

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JDK1.8 中 ConcurrentHashMap 使用 CAS 来更新键值对。当一个线程尝试更新键值对时，会先使用 CAS 来更新内存中的值。如果更新成功，则线程成功更新了键值对。如果更新失败，则说明另一个线程已经更新了该键值对，此时线程会重新尝试更新。

JDK1.8 中 ConcurrentHashMap 使用 synchronized 来访问链表。当一个线程需要访问链表时，会先获取链表的锁。如果获取成功，则线程可以安全地访问链表。

4、什么是CAS?

多线程中的CAS（Compare-and-Swap）操作是一种常见的并发控制方法，用于实现原子性更新共享变量的值。其核心思想是通过比较内存地址上的值和期望值是否相等来确定是否可以进行更新操作，从而避免多线程条件下的竞态问题。它是一种CPU指令级的操作，保证数据一致性。包含三个值，内存地址（V)，预期值（A），新值（B）。A B线程更新变量值，A B线程先获取变量值，然后生成新值，变量值放在内存V中、预期原值为A(备份值)、新值为B。如果V=A 更新新值。在多线程情况下保证值的一致性。主要是保证线程当时取的值，在要更新的时候内存还是那个值没有被其它线程改变了。

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具体来说，多线程CAS操作包括以下几个步骤：

1. 获取当前共享变量的值和期望值。
   
2. 比较共享变量的当前值和期望值是否相等，如果相等则将共享变量的值更新为要写入的新值。
   
3. 如果共享变量的当前值与期望值不相等，则说明此时有其他线程已经修改了共享变量的值，那么当前线程需要重新获取共享变量的最新值，并重复执行步骤2。
   

在并发环境下，多线程CAS操作可以保证共享变量的原子性操作，同时也避免了传统锁机制所带来的线程阻塞和上下文切换的开销。因此，多线程CAS操作被广泛应用于各种高并发场景中，如数据库事务、分布式系统等。