Java中ConcurrentHashMap是如何实现线程安全的

ConcurrentHashMap通过CAS、synchronized细粒度锁和volatile机制实现线程安全，JDK 8后摒弃Segment改用数组+链表/红黑树结构，仅对单个桶加锁并结合volatile保证可见性，读操作无锁因value和next为volatile且结构修改受锁保护，相比Hashtable全局锁大幅减少竞争，提升并发性能，同时迭代器提供弱一致性，不抛ConcurrentModificationException但可能读到中间状态。

ConcurrentHashMap 在 Java 中通过多种机制实现线程安全，同时兼顾性能，避免了像 Hashtable 那样使用全局锁带来的并发瓶颈。其核心设计在不同 JDK 版本中有所变化，主要以 JDK 8 为分界点。

JDK 8 及以后：CAS + synchronized + volatile

从 JDK 8 开始，ConcurrentHashMap 不再使用 Segment 分段锁，而是采用更细粒度的同步策略：

• 数组 + 链表/红黑树结构：底层数据结构与 HashMap 类似，使用 Node 数组存储数据，冲突时转为链表或红黑树。
• synchronized 锁单个桶（bin）：当多个线程写入同一个哈希桶时，仅对该桶的第一个节点加 synchronized 锁，保证同一时间只有一个线程能修改该桶，其他桶仍可并发访问。
• CAS 操作保证原子性：在插入第一个节点、扩容标记等关键操作中，使用 CAS（Compare and Swap）来确保多线程环境下的无锁更新，例如通过 Unsafe 类操作 volatile 变量。
• volatile 关键字保障可见性：Node 节点中的 value 和 next 指针被声明为 volatile，确保一个线程的修改对其他线程立即可见。
• 扩容时并发协助：当某个线程发现需要扩容时，会触发 transfer 操作，其他线程在插入或查询时也可能协助一起扩容，提升效率。

读操作为何不需要加锁？

ConcurrentHashMap 的读操作（如 get）完全无锁，这得益于以下设计：

• Node 的 value 和 next 使用 volatile 修饰，保证读取时能看到最新的写入结果。
• 链表和红黑树的结构修改在加锁保护下进行，但遍历过程中即使结构变化，也能保证不会出现结构性破坏（如循环引用），从而允许无锁读取。

为什么比 Hashtable 更高效？

Hashtable 使用 synchronized 修饰整个方法，导致所有操作争用同一把锁，串行化严重。而 ConcurrentHashMap 将锁细化到桶级别，大大减少了锁竞争，提升了并发吞吐量。

PHP5 和 MySQL 圣经

本书是全面讲述PHP与MySQL的经典之作，书中不但全面介绍了两种技术的核心特性，还讲解了如何高效地结合这两种技术构建健壮的数据驱动的应用程序。本书涵盖了两种技术新版本中出现的最新特性，书中大量实际的示例和深入的分析均来自于作者在这方面多年的专业经验，可用于解决开发者在实际中所面临的各种挑战。

466

查看详情

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

基本上就这些，它通过结合 CAS、synchronized 细粒度锁和 volatile 可见性机制，在保证线程安全的同时，实现了高并发性能。不复杂但容易忽略的是，它的“弱一致性”读——迭代器不抛出 ConcurrentModificationException，但可能反映某一时刻的混合状态。

以上就是Java中ConcurrentHashMap是如何实现线程安全的的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！