面试题：Java中ConcurrentHashMap与HashTable的性能对比

Question

请阐述Java中ConcurrentHashMap与HashTable在多线程环境下的性能差异，从锁机制、数据结构等方面进行分析。

Answer 1

锁机制

• HashTable：使用了一个全局锁，当多个线程访问HashTable时，只要有一个线程获取到锁，其他线程就必须等待。这种方式虽然保证了线程安全，但在高并发环境下，性能较低，因为同一时间只能有一个线程进行读写操作。
• ConcurrentHashMap：从JDK 1.7开始采用分段锁（Segment）机制，它将数据分成多个段（默认16个），每个段都有自己独立的锁。不同段的数据可以被不同线程同时访问，从而提高了并发性能。在JDK 1.8中，摒弃了分段锁机制，采用CAS（Compare And Swap）和synchronized相结合的方式。对数组的头节点使用synchronized锁，在更新节点时使用CAS操作，进一步提升了并发性能。

数据结构

• HashTable：基于哈希表数据结构，内部是一个数组，数组元素是Entry对象，Entry对象存储键值对数据。
• ConcurrentHashMap：在JDK 1.7中，ConcurrentHashMap由Segment数组和HashEntry数组组成，Segment继承自ReentrantLock，每个Segment管理着一个HashEntry数组。在JDK 1.8中，数据结构和HashMap类似，采用数组 + 链表 + 红黑树的结构。当链表长度超过阈值（默认8）时，链表会转化为红黑树，以提高查询效率。

性能差异总结

在多线程环境下，ConcurrentHashMap的性能明显优于HashTable。HashTable的全局锁机制限制了并发访问，而ConcurrentHashMap的分段锁（JDK 1.7）或CAS与synchronized结合（JDK 1.8）的方式，使得在高并发场景下，能够有更多的线程同时进行读写操作，从而提高了整体的性能和吞吐量。