一、摘要
在之前的集合文章中，我们了解到 HashMap 在多线程环境下操作可能会导致程序死循环的线上故障！
既然在多线程环境下不能使用 HashMap，那如果我们想在多线程环境下操作 map，该怎么操作呢？
想必阅读过小编之前写的《HashMap 在多线程环境下操作可能会导致程序死循环》一文的朋友们一定知道，其中有一个解决办法就是使用 java 并发包下的 ConcurrentHashMap 类！
今天呢，我们就一起来聊聊 ConcurrentHashMap 这个类！
二、简介
众所周知，在 Java 中，HashMap 是非线程安全的，如果想在多线程下安全的操作 map，主要有以下解决方法：
- 第一种方法，使用
Hashtable线程安全类； - 第二种方法，使用
Collections.synchronizedMap方法，对方法进行加同步锁； - 第三种方法，使用并发包中的
ConcurrentHashMap类；
在之前的文章中，关于 Hashtable 类，我们也有所介绍，Hashtable 是一个线程安全的类，Hashtable 几乎所有的添加、删除、查询方法都加了synchronized同步锁！
相当于给整个哈希表加了一把大锁，多线程访问时候，只要有一个线程访问或操作该对象，那其他线程只能阻塞等待需要的锁被释放，在竞争激烈的多线程场景中性能就会非常差，所以 Hashtable 不推荐使用！
再来看看第二种方法，使用Collections.synchronizedMap方法，我们打开 JDK 源码，部分内容如下：
可以很清晰的看到，如果传入的是 HashMap 对象，其实也是对 HashMap 做的方法做了一层包装，里面使用对象锁来保证多线程场景下，操作安全，本质也是对 HashMap 进行全表锁！
使用Collections.synchronizedMap方法，在竞争激烈的多线程环境下性能依然也非常差，所以不推荐使用！
上面 2 种方法，由于都是对方法进行全表锁，所以在多线程环境下容易造成性能差的问题，因为** hashMap 是数组 + 链表的数据结构，如果我们把数组进行分割多段，对每一段分别设计一把同步锁，这样在多线程访问不同段的数据时，就不会存在锁竞争了，这样是不是可以有效的提高性能？**
再来看看第三种方法，使用并发包中的ConcurrentHashMap类！
ConcurrentHashMap 类所采用的正是分段锁的思想，将 HashMap 进行切割，把 HashMap 中的哈希数组切分成小数组，每个小数组有 n 个 HashEntry 组成，其中小数组继承自ReentrantLock（可重入锁），这个小数组名叫Segment， 如下图：
当然，JDK1.7 和 JDK1.8 对 ConcurrentHashMap 的实现有很大的不同！
JDK1.8 对 HashMap 做了改造，当冲突链表长度大于 8 时，会将链表转变成红黑树结构，上图是 ConcurrentHashMap 的整体结构，参考 JDK1.7！
我们再来看看 JDK1.8 中 ConcurrentHashMap 的整体结构，内容如下：
JDK1.8 中 ConcurrentHashMap 类取消了 Segment 分段锁，采用 CAS + synchronized 来保证并发安全，数据结构跟 jdk1.8 中 HashMap 结构类似，都是数组 + 链表（当链表长度大于 8 时，链表结构转为红黑二叉树）结构。
ConcurrentHashMap 中 synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，只要节点 hash 不冲突，就不会产生并发，相比 JDK1.7 的 ConcurrentHashMap 效率又提升了 N 倍！
说了这么多，我们再一起来看看 ConcurrentHashMap 的源码实现。
三、JDK1.7 中的 ConcurrentHashMap
JDK 1.7 的 ConcurrentHashMap 采用了非常精妙的分段锁策略，打开源码，可以看到 ConcurrentHashMap 的主存是一个 Segment 数组。
我们再来看看 Segment 这个类，在 ConcurrentHashMap 中它是一个静态内部类，内部结构跟 HashMap 差不多，源码如下：
存放元素的 HashEntry，也是一个静态内部类，源码如下：
HashEntry和HashMap中的 Entry非常类似，唯一的区别就是其中的核心数据如value ，以及next都使用了volatile关键字修饰，保证了多线程环境下数据获取时的可见性！
从类的定义上可以看到，Segment 这个静态内部类继承了ReentrantLock类，ReentrantLock是一个可重入锁，如果了解过多线程的朋友们，对它一定不陌生。
ReentrantLock和synchronized都可以实现对线程进行加锁，不同点是：ReentrantLock可以指定锁是公平锁还是非公平锁，操作上也更加灵活，关于此类，具体在以后的多线程篇幅中会单独介绍。
因为ConcurrentHashMap的大体存储结构和HashMap类似，所以就不对每个方法进行单独分析介绍了，关于HashMap的分析，有兴趣的朋友可以参阅小编之前写的《深入分析 HashMap》一文。
ConcurrentHashMap 在存储方面是一个 Segment 数组，一个 Segment 就是一个子哈希表，Segment 里维护了一个 HashEntry 数组，其中 Segment 继承自 ReentrantLock，并发环境下，对于不同的 Segment 数据进行操作是不用考虑锁竞争的，因此不会像 Hashtable 那样不管是添加、删除、查询操作都需要同步处理。
理论上 ConcurrentHashMap 支持 concurrentLevel（通过 Segment 数组长度计算得来） 个线程并发操作，每当一个线程独占一把锁访问 Segment 时，不会影响到其他的 Segment 操作，效率大大提升！
