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简介
本篇详解ConcurrentHashMap JDK7/JDK8底层差异、放弃分段锁原因、扩容机制；对比ReentrantLock与synchronized区别，拆解ReentrantLock可重入/公平/中断/超时四大特性AQS实现原理，面试高频必背。欢迎点赞关注收藏。
一、ConcurrentHashMap JDK7 工作流程
- 采用Segment分段锁架构，整体由Segment数组组成，每个Segment是独立小型HashTable
- 存储结构：Segment[] → 内部HashEntry数组+单向链表
- 存取流程：
- key哈希取模定位对应Segment
- 获取Segment独占锁
- 二次哈希定位桶位，遍历链表增删改查
- 优势：相比Hashtable全局锁，多Segment可并发操作，并发能力提升
二、ConcurrentHashMap JDK8 工作流程
- 彻底移除Segment，顶层直接是Node数组；存储结构：数组+链表+红黑树
- 寻址：hash扰动计算哈希值定位桶下标
- 插入逻辑：
- 桶位为空：CAS无锁直接放入Node
- 桶位有数据：对桶头节点加
synchronized锁 - 链表长度≥8且数组容量≥64：链表转红黑树；元素减少退化为链表
- 查询全程无锁，依靠volatile保证可见性；size采用baseCount+CounterCells自旋计数
三、JDK7 与 JDK8 ConcurrentHashMap 核心区别
- 锁粒度
JDK7：Segment大分段锁；JDK8：桶级细粒度synchronized+CAS - 数据结构
JDK7：数组+链表；JDK8：数组+链表/红黑树，长链表查询速度大幅提升 - 计数方式
JDK7：每个Segment单独维护count；JDK8：baseCount + 分段CounterCells自旋统计 - 扩容模式
JDK7：单个Segment独立扩容，互不干涉；JDK8：全局统一扩容，多线程协助迁移数据
四、JDK8 为什么废弃分段锁，改用CAS + synchronized
- Segment内存开销大：16个分段自带锁、计数、对象头，占用大量堆内存；桶锁轻量化无额外开销
- 并发吞吐量更高：同Segment下多桶无法并行，桶级锁不同哈希桶完全并发
- synchronized锁升级优化成熟：偏向/轻量/重量级三层升级，低竞争场景性能不输AQS锁
- 扩容效率提升：支持多线程一起迁移数据，分段锁只能单Segment独自扩容
- 代码结构简化：去掉多层嵌套Segment，逻辑简洁易维护
五、ConcurrentHashMap JDK8 扩容机制
- 触发阈值：元素数量达到
容量 * 0.75负载因子 - 新table容量直接扩容为原来2倍
- 初始单线程创建新数组，之后其他读写线程可协助迁移旧桶数据
- 迁移中旧桶标记fwd占位节点，读写碰到fwd会参与协助扩容
- 数据迁移二分：key哈希结果只有原下标i 或 i+旧容量两个去向
- 全部桶迁移完毕，替换全局table引用，扩容结束
六、ReentrantLock 和 synchronized 核心区别
- 底层实现
synchronized：JVM监视器Monitor，代码块结束自动释放锁；
ReentrantLock：基于AQS的API层锁，必须手动lock()/unlock() - 中断等待
synchronized：阻塞时不可中断，只能死等；
ReentrantLock：lockInterruptibly()支持中断抛出异常退出等待 - 公平锁选择
synchronized：永久非公平锁；
ReentrantLock：构造传true开启公平锁，默认非公平 - 超时等待
synchronized：无超时机制；
ReentrantLock：tryLock(时间,单位)超时拿锁直接返回false - 多条件队列
synchronized：只有1套wait/notify队列；
ReentrantLock：可创建多个Condition，精准唤醒指定线程组 - 释放风险
ReentrantLock必须在finally执行unlock，否则极易永久死锁；synchronized自动释放
七、ReentrantLock四大特性AQS底层实现
1. 可重入实现
AQS中state数值记录重入次数；同一线程重复获取锁state+1；释放逐层state-1，state=0才算完全释放锁。
2. 可中断实现
lockInterruptibly()阻塞park前检测中断标识；收到中断直接抛异常，清理队列节点终止等待。
3. 超时等待实现
tryLock(long, TimeUnit)自旋时记录截止时间，时间耗尽直接放弃竞争返回false。
4. 公平锁实现
公平模式acquire前先判断阻塞队列有无前驱等待节点，有则直接入队不抢先CAS；非公平模式上来直接抢锁。
面试速记总结
- JDK7分段锁、JDK8桶级synchronized+红黑树，细粒度锁吞吐更高
- JDK8多线程协作扩容，负载因子固定0.75
- ReentrantLock手动AQS锁，支持公平/中断/超时/Condition；synchronized是JVM自动监视器锁
