Java并发编程之ConcurrentHashMap

        一、什么是ConcurrentHashMap？

        ConcurrentHashMap是一种线程安全且高效的HashMap。

        二、为什么要引入ConcurrentHashMap？

        针对Key-Value类型的集合而言，HashMap不是线程安全的，无法在多线程或高并发情况下使用，而Hashtable虽然使用synchronized关键字来保证安全，但是在高并发等线程竞争比较激烈的情况下其效率非常低下。更可怕的是，使用synchronized关键字意味着访问线程不得不竞争同一把锁，不仅不允许其他线程进行put操作，也导致了get操作的阻塞，使得这种竞争越来越激烈。

        正是由于以上原理，Java才不得不引入了ConcurrentHashMap。

        三、ConcurrentHashMap是如何实现的？

        ConcurrentHashMap使用了锁分段技术，它将数据分成一段一段的进行存储，每一段数据被单独分配一把锁。这样，当某一个线程访问某一段数据时，并不影响其他线程访问其他段数据，原因则是基于不同段数据被分配的不同的锁，线程访问不同段数据时并没有锁的竞争，从而可以提高实现高并发的效率。

        ConcurrentHashMap的get()方法十分简单和高效。它先通过hash()方法得到key的hash值h，然后根据h的哈希算法得到u，即定位到segment，之后再对u进行一定的运算定位到元素，全程无锁，代码如下：

    /**
     * Returns the value to which the specified key is mapped,
     * or {@code null} if this map contains no mapping for the key.
     *
     * <p>More formally, if this map contains a mapping from a key
     * {@code k} to a value {@code v} such that {@code key.equals(k)},
     * then this method returns {@code v}; otherwise it returns
     * {@code null}.  (There can be at most one such mapping.)
     *
     * @throws NullPointerException if the specified key is null
     */
    public V get(Object key) {
        Segment<K,V> s; // manually integrate access methods to reduce overhead
        HashEntry<K,V>[] tab;
        int h = hash(key);
        long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
        if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
            (tab = s.table) != null) {
            for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile
                     (tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
                 e != null; e = e.next) {
                K k;
                if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
                    return e.value;
            }
        }
        return null;
    }