讲师中心 微信公众号
AI工具推荐 视频效率加速

在Java里ConcurrentHashMap的核心原理_Java并发Map解析

陌晨吖_4876

陌晨吖_4876

发布时间:2026-02-07 13:37:58

|

292人浏览过

|

来源于php中文网

原创

ConcurrentHashMap 通过分段锁(JDK7)或CAS+volatile+synchronized单桶锁(JDK8)避免全局锁;get()无锁但依赖volatile可见性;computeIfAbsent可能重复计算;扩容采用分批迁移与协助机制保障读写不阻塞。

在java里concurrenthashmap的核心原理_java并发map解析

ConcurrentHashMap 是怎么避免全局锁的

它不靠 synchronized 锁整个 Map,而是把数据分段——早期 JDK 7 用 Segment 数组,每段独立加锁;JDK 8 彻底改用 Node 数组 + 链表/红黑树,配合 volatile + CAS + synchronized 锁单个桶(bin)来实现更细粒度控制。

这意味着:多个线程往不同桶里写,完全不互斥;只有哈希冲突撞到同一个桶,才可能触发同步块。实际压测中,并发写入吞吐量通常比 Hashtable 或 synchronized(new HashMap()) 高数倍。

注意点:

  • JDK 8 中 synchronized 锁的是 Node 首节点,不是整个链表或树,所以扩容时也能并发读写其他桶
  • size() 不再是 O(1),而是遍历所有 bin 的 baseCount 和每个 CounterCell 求和,可能有短暂延迟
  • 不要误以为“无锁”——它只是锁粒度小,put()、remove() 等关键操作仍有同步逻辑

为什么 computeIfAbsent 有时会重复计算

这是最常被踩的坑:computeIfAbsent 在 key 不存在时,会先调用你传入的 mappingFunction,再用 CAS 尝试插入结果;但如果多个线程同时发现 key 缺失,它们各自都会执行一遍函数,最后只有一条结果成功落库,其余计算白费,还可能引发副作用(比如重复发请求、创建对象)。

立即学习“Java免费学习笔记(深入)”;

典型场景:

java-api-doc-generator
java-api-doc-generator

分析 Java Spring Boot 后端 Controller 代码,自动生成 Markdown 格式的接口文档。当用户说“生成 Java 接口文档”、“生成 API 文档”、“从 Spring 代码生成文档”时触发。

下载
  • 缓存穿透防护中用 computeIfAbsent("user:123", id -> loadFromDB(id)),并发请求下 loadFromDB 可能被调用多次
  • 函数里有 IO 或耗时操作,性能直线下滑

解决办法不是不用它,而是加一层双重检查或用 Future 包装:

ConcurrentHashMap<String, CompletableFuture<User>> cache = new ConcurrentHashMap<>();
cache.computeIfAbsent("user:123", k -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> loadFromDB(k)))
      .join();

get() 真的完全无锁吗

是的,JDK 8+ 的 get() 方法全程不加锁,靠 volatile 读和数组引用的可见性保证——只要 Node 节点本身字段(如 val)声明为 volatile,且插入时用 UNSAFE.putObjectVolatile 写入,读就能看到最新值。

但要注意边界情况:

  • 如果 get 到一个正在扩容的桶,它会去新表查,这个过程仍能保证一致性,但会多一次跳转
  • 如果 value 是可变对象(比如 ArrayList),get() 返回后你去修改它,不会影响 map 内部,但可能破坏业务逻辑预期
  • get() 不保证内存屏障覆盖整个对象图,只保 Node 层级的可见性

扩容时如何做到读写不阻塞

核心是“分批迁移”+“读写协助”:扩容不是一口气搬完,而是每次处理一个 bin;当某个线程发现当前桶已迁移,就顺手帮着搬下一个;而读操作遇到正在迁移的桶,会先查旧表、再查新表,自动兜底。

关键机制:

  • 迁移中桶头节点设为 ForkJoinPool.commonPool() 不参与,而是用特殊节点 ForwardingNode 标记“我正搬走”,后续读写都转向新表
  • sizeCtl 字段既表示扩容阈值,也作为扩容线程数协调器:负数代表有线程在扩容,绝对值表示待处理的 bin 数量
  • 扩容期间 put() 如果碰到 ForwardingNode,会主动加入迁移队列,而不是等待

真正难的是理解“协助扩容”不是可选优化,而是设计刚需——否则低并发时扩容慢,高并发时又容易卡住部分线程。实际调试时,transferIndex 和 sizeCtl 的变化节奏,往往就是定位扩容瓶颈的第一线索。

热门AI工具

更多
火山引擎

火山引擎是一款面向企业的云计算与AI服务平台。

DeepSeek

DeepSeek是一款面向对话、写作、编程和推理场景的AI大模型工具。

PixPix
PixPix Hot

PixPix是一款面向电商视觉生产的AI商品图生成工具。

超级简历WonderCV

一款AI办公效率工具,主要用于免费求职简历模版下载制作,应届生职场人必备简历制作神器,适合需要提升相关任务效率的用户。

二狗PPT
二狗PPT Hot

一款AI演示文稿工具,主要用于专为中式职场打造的AI PPT生成工具,适合需要提升相关任务效率的用户。

WorkBuddy

一款AI办公效率工具,主要用于腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台,适合需要提升相关任务效率的用户。

Atoms
Atoms Hot

Atoms是一款AI智能体工具,第一支自动构建真实业务的 AI 团队。

Laper
Laper Hot

Laper是专为编剧、导演和制片人推出的 AI 原生剧本创作工具。

豆包大模型

豆包大模型是一款由字节跳动推出的企业级大语言模型服务平台。

相关专题

更多
c++中volatile关键字的作用
c++中volatile关键字的作用

本专题整合了c++中volatile关键字的相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

794

2025.10.23

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

4398

2023.08.10

golang map内存释放
golang map内存释放

本专题整合了golang map内存相关教程,阅读专题下面的文章了解更多相关内容。

630

2025.09.05

golang map相关教程
golang map相关教程

本专题整合了golang map相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

343

2025.11.16

golang map原理
golang map原理

本专题整合了golang map相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

533

2025.11.17

java判断map相关教程
java判断map相关教程

本专题整合了java判断map相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

303

2025.11.27

Gradle插件开发入门教程
Gradle插件开发入门教程

本专题介绍Gradle插件开发的基本流程,涵盖插件类编写、自定义任务注册、扩展参数设计和插件应用方法,帮助你理解插件如何组织构建逻辑,减少多个项目之间的重复配置。

100

2026.10.22

Gradle Wrapper配置教程
Gradle Wrapper配置教程

本专题介绍Gradle Wrapper的基本作用,涵盖文件组成、生成方法、版本配置和任务调用,帮助你理解项目如何使用指定的Gradle版本,减少不同开发环境带来的构建差异。

60

2026.10.22

Golangci-lint检查器使用教程
Golangci-lint检查器使用教程

本专题整理Golangci-lint常用Linters的用途与配置方法,覆盖错误处理、无效代码、安全、复杂度、命名和依赖检查,帮助项目合理选规则。

60

2026.10.22

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn