面试题答案
一键面试1. HashMap在高并发场景下的性能瓶颈
- 扩容死循环：在高并发环境下，当多个线程同时进行扩容操作时，由于
HashMap的扩容机制涉及到重新计算哈希值和移动元素，可能会导致链表形成环，进而在获取元素时陷入死循环。 - 数据覆盖：多个线程同时进行
put操作时，如果计算出的哈希值相同，可能会导致其中一个线程的数据被覆盖。 - 高竞争：
HashMap内部没有锁机制，当大量线程同时访问时，会出现高竞争情况，导致性能下降。
2. ConcurrentHashMap解决问题的方式
ConcurrentHashMap通过分段锁机制解决高并发问题。它将数据分成多个段（Segment），每个段独立加锁，不同段的操作可以并行进行，大大减少了锁的粒度，提高了并发性能。
3. ConcurrentHashMap底层原理
- JDK1.7：
ConcurrentHashMap由多个Segment数组组成，每个Segment类似于一个小型的HashMap，包含一个数组和链表。当进行put操作时，先定位到具体的Segment，然后对该Segment加锁进行操作，读操作一般不需要加锁。 - JDK1.8：放弃了分段锁机制，采用数组 + 链表/红黑树结构。引入了
CAS操作来提高并发性能，同时使用synchronized关键字对数组的头节点加锁，而不是对整个数组加锁，进一步减小锁粒度。
4. ConcurrentHashMap分段锁机制
- JDK1.7：每个
Segment继承自ReentrantLock，在进行写操作（如put）时，先通过哈希算法定位到对应的Segment，然后获取该Segment的锁，操作完成后释放锁。读操作一般不需要加锁，因为volatile修饰了数组元素，保证可见性。 - JDK1.8：虽然不再有明确的分段锁概念，但在写操作时，对数组头节点加
synchronized锁，读操作通过volatile保证数据可见性。并且利用CAS操作实现无锁化更新部分数据，提高并发性能。
5. ConcurrentHashMap相比HashMap在高并发读写操作上的优势
- 高并发写入：
ConcurrentHashMap的分段锁机制（JDK1.7）或减小锁粒度（JDK1.8）使得多个线程可以同时对不同部分的数据进行写入操作，而HashMap在高并发写入时会出现数据覆盖和高竞争问题。 - 高并发读取：
ConcurrentHashMap读操作一般不需要加锁（JDK1.7）或利用volatile和CAS保证可见性和无锁化读取（JDK1.8），读取性能更高。而HashMap在高并发环境下，由于没有锁机制，可能会读到脏数据。
6. 代码示例
以下是在实际项目中使用ConcurrentHashMap优化Map使用的示例：
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ConcurrentHashMapExample {
private static final int THREADS = 10;
private static final int ITERATIONS = 1000;
private static final ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREADS);
for (int i = 0; i < THREADS; i++) {
executorService.submit(() -> {
for (int j = 0; j < ITERATIONS; j++) {
map.put(j, j);
}
});
}
executorService.shutdown();
while (!executorService.isTerminated()) {
// 等待所有线程执行完毕
}
System.out.println("Map size: " + map.size());
}
}
在上述代码中，多个线程同时向ConcurrentHashMap中插入数据，由于ConcurrentHashMap的设计，这种高并发操作能够高效且安全地执行。如果使用HashMap，则可能会出现数据覆盖等问题。通过使用ConcurrentHashMap，在高并发场景下能够显著提高Map的读写性能。