面试题：Java Hashtable线程安全实现与ConcurrentHashMap的对比

Question

Hashtable通过同步方法实现线程安全，而ConcurrentHashMap采用了不同的策略来保证线程安全。请对比分析它们在性能、锁机制、适用场景等方面的差异。

Answer 1

性能

1. Hashtable：由于其所有操作（如put、get等）都通过synchronized方法实现同步，在多线程环境下，同一时间只能有一个线程访问Hashtable，这会导致严重的性能瓶颈，特别是在高并发场景下。
2. ConcurrentHashMap：采用了更细粒度的锁机制，例如在JDK1.7中采用分段锁（Segment），JDK1.8中采用CAS + synchronized来保证线程安全。在高并发环境下，不同的线程可以同时访问不同的段（JDK1.7）或不同的链表/红黑树节点（JDK1.8），大大提高了并发性能。

锁机制

1. Hashtable：使用synchronized关键字对整个哈希表进行加锁，即每次操作都需要获取整个Hashtable对象的锁。这意味着当一个线程在执行put操作时，其他线程无法进行get、remove等任何操作。
2. ConcurrentHashMap：
   • JDK1.7：采用分段锁（Segment）机制，每个Segment独立加锁，类似一个小型的哈希表。默认有16个Segment，因此最多可以同时支持16个线程并发访问不同的Segment，降低了锁竞争。
   • JDK1.8：摒弃了分段锁机制，采用Node数组 + 链表/红黑树的数据结构，利用CAS（Compare - And - Swap）操作来更新节点，对于链表或红黑树的头节点使用synchronized关键字加锁，锁的粒度更细，进一步提升了并发性能。

适用场景

1. Hashtable：适用于单线程环境或对并发性能要求不高，且需要简单实现线程安全的场景。例如在一些简单的桌面应用程序中，多线程访问频率较低的情况下可以使用。
2. ConcurrentHashMap：适用于高并发环境，如大型的Web应用、分布式系统等，需要在保证线程安全的同时，尽可能提高系统的并发处理能力。在这些场景下，ConcurrentHashMap能够提供更好的性能和扩展性。