Java -- 每日一問：如何保證集合是線程安全的? ConcurrentHashMap如何實作高效地線程安全？

典型回答

Java 提供了不同層面的線程安全支援。在傳統集合架構内部，除了 Hashtable 等同步容器，還提供了所謂的同步包裝器（Synchronized Wrapper），我們可以調用 Collections 工具類提供的包裝方法，來擷取一個同步的包裝容器（如 Collections.synchronizedMap），但是它們都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并發情況下，性能比較低下。

另外，更加普遍的選擇是利用并發包提供的線程安全容器類，它提供了：

• 各種并發容器，比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。
• 各種線程安全隊列（Queue/Deque），如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。
• 各種有序容器的線程安全版本等。

具體保證線程安全的方式，包括有從簡單的 synchronize 方式，到基于更加精細化的，比如基于分離鎖實作的 ConcurrentHashMap 等并發實作等。具體選擇要看開發的場景需求，總體來說，并發包内提供的容器通用場景，遠優于早期的簡單同步實作。

高手回答

1.7

put加鎖

通過分段加鎖segment，一個hashmap裡有若幹個segment，每個segment裡有若幹個桶，桶裡存放K-V形式的連結清單，put資料時通過key哈希得到該元素要添加到的segment，然後對segment進行加鎖，然後在哈希，計算得到給元素要添加到的桶，然後周遊桶中的連結清單，替換或新增節點到桶中

size

分段計算兩次，兩次結果相同則傳回，否則對是以段加鎖重新計算

1.8

put CAS 加鎖

1.8中不依賴與segment加鎖，segment數量與桶數量一緻；

首先判斷容器是否為空，為空則進行初始化利用volatile的sizeCtl作為互斥手段，如果發現競争性的初始化，就暫停在那裡，等待條件恢複，否則利用CAS設定排他标志（U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1)）;否則重試

對key hash計算得到該key存放的桶位置，判斷該桶是否為空，為空則利用CAS設定新節點

否則使用synchronize加鎖，周遊桶中資料，替換或新增加點到桶中

最後判斷是否需要轉為紅黑樹，轉換之前判斷是否需要擴容