面试题答案
一键面试1. ConcurrentHashMap线程安全实现机制
- 分段锁机制（早期版本 - Java 7及以前）
- 原理：将整个哈希表分成多个段（Segment），每个段类似一个独立的哈希表。当进行写操作（put等）时，只需锁定当前操作涉及的段，而不是整个哈希表。读操作（get等）通常不需要加锁，因为使用了volatile关键字修饰内部数据结构，保证可见性。
- 示例：假设有16个段，不同线程对不同段进行put操作时，不会相互阻塞，提高了并发度。
- CAS + synchronized （Java 8及以后）
- 原理：取消了分段锁，采用Node数组存储数据。在插入新节点时，首先使用CAS操作尝试插入，如果失败，则使用synchronized关键字对当前桶（bin）进行同步控制。
- 示例：当多个线程同时向同一个桶插入数据时，CAS操作失败，后续线程会进入synchronized块进行顺序插入，保证线程安全。
2. 与传统HashMap在实现上的主要区别
- 线程安全
- HashMap：非线程安全，在多线程环境下，多个线程同时进行put、get等操作可能会导致数据不一致、死循环等问题。
- ConcurrentHashMap：通过上述的分段锁（早期）或CAS + synchronized（Java 8及以后）机制保证线程安全，适合多线程环境。
- 数据结构
- HashMap：在Java 8以前，由数组 + 链表组成；Java 8及以后，在链表长度大于8且数组长度大于64时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。
- ConcurrentHashMap：Java 8及以后，基本数据结构与HashMap类似，也是数组 + 链表 + 红黑树，但在实现上增加了线程安全控制机制。
- 扩容机制
- HashMap：扩容时，需要重新计算每个元素的哈希值并重新插入到新的数组中，这个过程是单线程的，在多线程环境下可能会出现问题。
- ConcurrentHashMap：采用更复杂的并发扩容机制，在扩容时，允许多个线程同时进行部分数据的迁移，提高了扩容效率，同时保证线程安全。
3. 在高并发场景下的性能优势
- 减少锁竞争：早期的分段锁机制和Java 8的CAS + synchronized机制，都有效减少了锁的粒度，降低了锁竞争的可能性，从而提高了并发性能。例如在多线程写入时，不同线程可以操作不同的段或桶，而无需竞争同一把大锁。
- 高效的读操作：读操作通常不需要加锁（除了一些特殊情况，如size操作等），通过volatile关键字保证数据可见性，使得读操作在高并发场景下性能很高。例如，多个线程可以同时进行读操作，而不会相互阻塞。
- 并发扩容：在高并发写入导致需要扩容时，ConcurrentHashMap的并发扩容机制允许多个线程同时参与数据迁移，相比HashMap单线程扩容，大大缩短了扩容时间，提高了系统的整体性能和响应速度。