1.说明

• 1.ConcurrentHashMap是Java中的一个线程安全的哈希表实现。
• 2.ConcurrentHashMap的底层结构主要由数组、链表和红黑树组成。
• 3.在JDK 1.8及之后的版本中，ConcurrentHashMap使用这些数据结构来存储键值对，并通过散列算法来确定键值对在数组中的位置。
• 4.ConcurrentHashMap通过分段锁、CAS操作、volatile关键字机制来保证线程安全。
• 5.当ConcurrentHashMap中的元素数量超过一定阈值时，会触发扩容操作。

2.基本结构

• 1.数组：ConcurrentHashMap的初始数组长度通常为16（默认值），这个数组用于存储Node节点，每个Node节点包含一个key-value对。
• 2.链表：当多个键值对通过散列算法计算得到的索引相同时，它们会被存储在同一个数组位置上的链表中。在JDK 1.8中，链表使用尾插法插入新节点。
• 3.红黑树：当链表中的节点数量超过一定阈值（默认为8），并且数组长度大于64时，链表会转换为红黑树。红黑树的引入降低了数据查询的时间复杂度，从O(n)降低到O(logn)。

3.线程安全机制

3.1 分段锁

• 1.Segment Lock。
• 2.在JDK 1.7及之前的版本中，ConcurrentHashMap使用分段锁机制将整个哈希表分成多个段（Segment），每个段维护一个独立的锁。
• 3.不同的线程可以同时访问不同的段，提高了并发性能。
• 4.但在JDK 1.8及之后的版本中，虽然概念上仍然保留了分段锁的思想，但实际上是通过更细粒度的锁（如CAS操作和synchronized关键字对链表头节点的加锁）来实现的。

3.2 CAS操作

• 1.在JDK 1.8中，ConcurrentHashMap在更新元素时使用了无锁算法CAS（Compare-And-Swap），这是一种硬件级别的原子操作，可以确保在多线程环境下数据的正确性和一致性。

3.3 volatile关键字

• 1.ConcurrentHashMap中的数组（table）被volatile关键字修饰，这保证了在多线程环境下数组的可见性。
• 2.当一个线程修改了数组的内容时，其他线程可以立即看到这个修改。

4.扩容机制

• 1.计算新容量：根据当前的容量和负载因子计算出新的容量。
• 2.重新分配数组：创建一个新的数组，其长度为新容量的值。
• 3.数据迁移：将旧数组中的数据迁移到新的数组中。在JDK 1.8中，引入了多线程并发扩容的机制，多个线程可以同时对原始数组进行分片后，每个线程负责一个分片的数据迁移，从而提升了扩容过程中数据迁移的效率。

5.其他特性

• 1.不允许空键或空值：ConcurrentHashMap不允许键或值为空（null），如果尝试插入空键或空值，会抛出NullPointerException。
• 2.高效的读操作：由于ConcurrentHashMap的读操作是线程安全的，且不需要获取锁，因此读操作在没有竞争的情况下几乎没有性能损耗。
• 3.支持原子操作：ConcurrentHashMap提供了一些原子操作，如putIfAbsent、remove、replace等，这些操作可以在不需要额外的同步措施的情况下执行。