ConcurrentHashMap是HashMap的多线程版本。HashMap在并发操作的时候会出现各种问题，比如死循环问题，数据覆盖等问题。而这些问题都可以通过使用ConcurrentHashMap来完美解决。问题来了，ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的呢？它的底层是如何实现的？接下来，我们一起来看看吧。JDK1.7ConcurrentHashMap的底层实现在不同的JDK版本中实现方式不同。**在JDK1.7中，以数组加链表的形式实现，数组分为：大数组Segment和小数组HashEntry。**大数组Segment可以理解为MySQL中的一个数据库，每个数据库（Segment）中有很多表HashEntry，每个HashEntry中有多条数据，这些数据通过链表连接起来，如图下图：JDK1.7线程安全的实现了解了ConcurrentHashMap的底层实现之后，再看它的线程安全实现就比较简单了。接下来我们看看JDK1.7中的ConcurrentHashMap是如何通过增加element的put方法来保证线程安全的。具体实现源码如下：finalVput(Kkey,inthash,Vvalue,booleanonlyIfAbsent){//在Segment写入之前，确保获取到锁HashEntrynode=tryLock（）？null:scanAndLockForPut(key,hash,value);V旧值；try{//段内部数组HashEntry[]tab=table;intindex=(tab.length-1)&hash;HashEntry首先=entryAt(tab,index);for(HashEntrye=first;;){if(e!=null){Kk;//更新已有值...}else{//将HashEntry放在特定位置，超过阈值则重新哈希//忽略其他代码...}}}finally{//释放锁unlock();}returnoldValue;}从上面的源码可以看出，Segment本身是基于ReentrantLock来实现加锁和释放操作的，这样可以保证多个线程同时访问ConcurrentHashMap时，只有一个Thread可以操作相应的节点，从而保证ConcurrentHashMap的线程安全。也就是说ConcurrentHashMap的线程安全是基于Segmentlocking的，所以我们称之为segmentlock或segmentlock，如下图所示：JDK1.8的底层是在JDK1.7实现的。ConcurrentHashMap虽然是线程安全的，但是由于其底层实现是数组+链表的形式，在数据量大的时候访问非常慢，因为需要遍历整个链表，而JDK1.8使用了一个数组+链表/红黑树的方式优化了ConcurrentHashMap的实现。具体实现结构如下：链表升级为红黑树的规则：当链表长度大于8，且数组长度大于64时，链表为升级为红黑树结构。PS：虽然ConcurrentHashMap保留了JDK1.8中Segment的定义，但这只是为了保证序列化时的兼容性，不再有任何结构上的用途。JDK1.8线程安全实现在JDK1.8中，ConcurrentHashMap使用CAS+volatile或者synchronized来保证线程安全。其核心实现源码如下：finalVputVal(Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent){if(key==null||value==null)thrownewNullPointerException();inthash=spread(key.hashCode());intbinCount=0;for(Node[]tab=table;;){Nodef;诠释n,我,fh;Kfk;Vf;如果(tab==null||(n=tab.length)==0)tab=initTable();elseif((f=tabAt(tab,i=(n-1)&hash))==null){//节点为空//使用CAS执行无锁线程安全操作，ifbin为空if(casTabAt(tab,i,null,newNode(hash,key,value)))中断；}elseif((fh=f.hash)==MOVED)tab=helpTransfer(tab,f);elseif(onlyIfAbsent&&fh==hash&&((fk=f.key)==key||(fk!=null&&key.equals(fk)))&&(fv=f.val)!=null)返回fv;else{VoldVal=null;synchronized(f){//细粒度同步修改操作...}}//如果超过阈值，则升级为红黑树if(binCount!=0){if(binCount>=TREEIFY_THRESHOLD)treeifyBin(tab，我）;如果(oldVal!=null)返回oldVal；休息;}}}addCount(1L,binCount);returnnull;}从上面的源码可以看出，在JDK1.8中，添加元素时，首先会判断容器是否为空。如果为空，则使用volatile加CAS进行初始化。如果容器不为空，则根据存储的元素计算该位置是否为空。如果为空，则使用CAS进行设置。节点；如果不为空，则使用synchronize加锁，遍历桶中的数据，更换或添加节点到桶中，最后判断是否需要转换成红黑树，保证并发时的线程安全使用权。让我们简化上面的过程。我们可以简单的认为，在JDK1.8中，ConcurrentHashMap是在头节点加锁的，以保证线程安全。锁的粒度比Segment更小，减少了冲突和加锁的频率，提高了并发操作的性能。而且JDK1.8使用了红黑树来优化之前的固定链表，所以在数据量比较大的时候，查询性能也有了很大的提升，从之前的O(n)优化时间到O(logn)time复杂度，具体加锁示意图如下：总结ConcurrentHashMap在JDK1.7中是以数据加链表的形式实现的。数组分为两大类：大数组Segment和小数组HashEntry，在Segment上加了锁ReentrantLock，使用锁来实现线程安全。在JDK1.8中，ConcurrentHashMap是使用数组+链表/红黑树的方式实现的。通过CAS或者synchronized实现线程安全，锁粒度更小，查询性能也更高。
