并发集合

一、ConcurrentHashMap 1.7 vs 1.8

1. JDK 1.7 ：分段锁（Segment）

• 结构：Segment 数组 + HashEntry 数组 + 链表
• 锁设计：
  • 把 Map 分成 16 个 Segment
  • 每个 Segment 是一把独立的 ReentrantLock
  • 不同 Segment 可以并发读写
• 核心：分段加锁，减小锁粒度，提高并发度
• 缺点：
  • 结构复杂
  • 链表查询慢 O (n)
  • 并发度默认 16，不够灵活

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2. JDK 1.8 ：CAS + synchronized

• 结构：数组 + 链表 + 红黑树
• 锁设计：
  • 不再用分段锁
  • 锁头节点：只锁住当前数组下标内的链表 / 红黑树
  • 粒度更细，并发更高
• 查询：O (1) → O (logn)，性能大幅提升

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3. 1.8 put 流程

1. 根据 key 计算 hash
2. 数组为空？ 先 CAS 初始化
3. 对应下标位置为空？
   • 直接 CAS 写入，不加锁
4. 下标位置有数据？
   • synchronized 锁住头节点
   • 是链表：遍历插入
   • 是红黑树：树结构插入
5. 长度超过阈值：扩容
6. 链表长度 ≥8 且数组≥64：转红黑树

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4. 总结一句话

• 1.7：Segment 分段锁 + ReentrantLock
• 1.8：CAS 无锁写入 + synchronized 锁头节点 + 红黑树
• 并发性能：1.8 >>> 1.7

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二、为什么 1.8 用 CAS + synchronized？

1. 无冲突时用 CAS

   不加锁，直接原子写入，速度极快

2. 有冲突时用 synchronized 锁头节点

   锁粒度极小

3. JDK 1.6 后 synchronized 做了大量优化

   偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁

   高并发场景不输 ReentrantLock

4. 代码更简洁、JVM 更易优化

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三、CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet

1. 是什么？

写时复制的线程安全集合

• 读：完全无锁，并发读极高
• 写：复制一个新数组，写入后替换引用

2. 写时复制机制（核心）

• 写操作（add/set/remove）

  1. 加 lock 锁
  2. 复制原数组，生成新数组
  3. 在新数组上修改
  4. 把 array 引用指向新数组
  5. 释放锁

• 读操作（get）

  无锁，直接读当前 array 引用

3. 特点

• 读极快，无锁
• 写开销大（复制数组）
• 数据最终一致：写时不影响读，读的是旧数组

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四、适用场景

ConcurrentHashMap

• 高并发读写
• 缓存、配置、会话存储
• 大部分分布式缓存底层用它

CopyOnWriteArrayList

• 读多写极少
• 白名单、配置列表、监听器列表
• 不能用于频繁写入（性能爆炸）

极简总结

1. CHM 1.7：Segment 分段锁 + ReentrantLock
2. CHM 1.8：CAS + synchronized 锁头节点 + 红黑树
3. CopyOnWrite：读无锁、写复制新数组，适合读多写少
4. 两者都是高并发安全，性能远超 Vector、Hashtable