Java多线程：（四）详解ConcurrentHashMap构成
一、JDK 1.7
1.1 加锁机制
ConcurrentHashMap 在 JDK 1.7 中，提供了一种粒度更细的加锁机制，这种机制叫分段锁「Lock Striping」。整个哈希表被分为多个段，每个段都独立锁定。读取操作不需要锁，写入操作仅锁定相关的段。这减小了锁冲突的几率，从而提高了并发性能。
这种机制的优点：在并发环境下将实现更高的吞吐量，而在单线程环境下只损失非常小的性能。
可以这样理解分段锁，就是将数据分段，对每一段数据分配一把锁。当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。
有些方法需要跨段，比如 size()、isEmpty()、containsValue()，它们可能需要锁定整个表而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完后，再按顺序释放所有段的锁。如下图：
1.2 jdk1.7之前的结构
ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组+链表构成的。Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock，HashEntry 则用于存储键值对数据。
一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组，数组中都是segment对象，Segment 的结构和 HashMap 类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 里包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry元素 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个 HashEntry 数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的 Segment 锁（可重入锁）。
ConcurrentHashMap使用链表来存储这些具有相同索引值的键值对。具体来说，每个数组位置（在JDK 1.7中实际上是Segment内部的数组，而在JDK 1.8及以后是Node数组）存储的是链表的头节点。如果发生哈希冲突，新的键值对会被添加到这个链表的末尾。
接下来看看Segment的结构组成：
单一的 Segment 结构如下：
像这样的 Segment 对象，在 ConcurrentHashMap 集合中有多少个呢？有 2 的 N 次方个，共同保存在一个名为 segments 的数组当中。 因此整个 ConcurrentHashMap 的结构如下：
可以说，ConcurrentHashMap 是一个二级哈希表。在一个总的哈希表下面，有若干个子哈希表。
Case1：不同 Segment 的并发写入（可以并发执行）
Case2：同一 Segment 的一写一读（可以并发执行）
Case3：同一 Segment 的并发写入
二、JDK1.8往后
而在 JDK 1.8 中，ConcurrentHashMap 主要做了两个优化：
- 同
HashMap一样，链表也会在长度达到 8 的时候转化为红黑树，这样可以提升大量冲突时候的查询效率； - 以某个位置的头结点（链表的头结点或红黑树的 root 结点）为锁，**配合自旋+CAS(乐观锁)**避免不必要的锁开销，进一步提升并发性能。
相比 JDK1.7 中的 ConcurrentHashMap，JDK1.8 中的 ConcurrentHashMap 取消了 Segment 分段锁，采用 CAS + synchronized 来保证并发安全性，整个容器只分为一个 Segment，即 table 数组。
JDK1.8 中的 ConcurrentHashMap 对节点 Node 类中的共享变量，和 JDK1.7 一样，使用 volatile 关键字，保证多线程操作时，变量的可见性。
HashMap与ConcurrentHashMap工作原理、区别和总结_hashmap和concurrentmap实现原理区别-CSDN博客
