1.?Segment 數(shù)組

ConcurrentHashMap 內(nèi)部維護一個 Segment 數(shù)組，每個 Segment 都是一個小型的 HashMap。Segment 繼承自 ReentrantLock，因此每個 Segment 都是一個可重入鎖。

2.?并發(fā)級別

ConcurrentHashMap 在構(gòu)造時可以指定并發(fā)級別（concurrencyLevel），該值決定了 Segment 數(shù)組的大小。默認情況下，并發(fā)級別為 16。

3.?hash 分段

當向 ConcurrentHashMap 中添加元素時，首先根據(jù) key 的 hash 值確定該元素屬于哪個 Segment。這樣可以將鎖的粒度縮小到 Segment 級別，而不是整個 Map。

4.?鎖定 Segment

在對某個 Segment 進行寫操作時，需要獲取該 Segment 的鎖。讀操作則不需要加鎖，因為讀操作是在 Segment 內(nèi)部進行的。

5.?擴容

當某個 Segment 中的元素數(shù)量超過閾值時，該 Segment 會進行擴容。擴容時，需要獲取該 Segment 的鎖，以確保線程安全。

性能優(yōu)化怎么做的？

1.?分段鎖（Segment Locking）

ConcurrentHashMap 將整個哈希表分成多個 Segment，每個 Segment 是一個獨立的鎖。這樣，多個線程可以并發(fā)地訪問不同的 Segment，從而減少了鎖的競爭。

• 鎖粒度: 通過將鎖的粒度從整個 Map 降低到每個 Segment，ConcurrentHashMap 允許多個線程同時對不同的 Segment 進行讀寫操作。
• 并發(fā)級別: 在構(gòu)造 ConcurrentHashMap 時，可以指定并發(fā)級別（concurrencyLevel），這決定了 Segment 的數(shù)量。默認值為 16，意味著最多可以有 16 個線程同時進行寫操作。

2.?無鎖讀操作

在讀操作時，ConcurrentHashMap 不需要加鎖。它使用了以下機制來確保線程安全和數(shù)據(jù)一致性：

• 使用 volatile 變量: 讀操作直接讀取數(shù)據(jù)，使用 volatile 關(guān)鍵字確保內(nèi)存可見性。這樣，即使在沒有鎖的情況下，其他線程對數(shù)據(jù)的修改也能被及時看到。
• 快速訪問: 由于讀操作不需要加鎖，多個線程可以快速地并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，極大地提高了讀操作的性能。

3.?CAS 操作（Compare-And-Swap）

在寫操作中，ConcurrentHashMap 使用 CAS 操作來更新數(shù)據(jù)，這是一種無鎖的并發(fā)控制機制。

• 原子性更新: CAS 操作可以在不加鎖的情況下安全地更新值。它通過比較當前值和預(yù)期值，如果相同則更新為新值，從而確保了原子性。
• 減少鎖競爭: 通過使用 CAS，ConcurrentHashMap 能夠在高并發(fā)環(huán)境下減少鎖的競爭，從而提高性能。

4.?擴容機制

ConcurrentHashMap 的擴容設(shè)計也經(jīng)過了優(yōu)化，以支持高效的并發(fā)擴容。

• 分段擴容: 當某個 Segment 的元素數(shù)量超過閾值時，僅擴容該 Segment，而不是整個 Map。這避免了在擴容期間對整個 Map 的鎖定。
• 并發(fā)擴容: 在擴容過程中，允許多個線程同時進行擴容操作。通過將擴容過程分散到多個線程，減少了擴容帶來的性能影響。