👌jdk7的ConcurrentHashMap实现？

题目详细答案

在JDK 7中，ConcurrentHashMap的实现与JDK 8有所不同。JDK 7中的ConcurrentHashMap使用了分段锁（Segment Locking）来实现高并发性能。

主要结构

JDK 7中的ConcurrentHashMap由以下几个主要部分组成：

1. Segment：分段锁的核心，每个Segment是一个小的哈希表，拥有独立的锁。
2. HashEntry：哈希表中的每个节点，存储键值对。
3. ConcurrentHashMap：包含多个Segment，每个Segment管理一部分哈希表。

Segment 类

Segment类是ReentrantLock的子类，它是ConcurrentHashMap的核心部分。

static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
    transient volatile HashEntry<K,V>[] table;
    transient int count;
    transient int modCount;
    transient int threshold;
    final float loadFactor;

    Segment(float lf, int threshold, HashEntry<K,V>[] tab) {
        this.loadFactor = lf;
        this.threshold = threshold;
        this.table = tab;
    }
}

HashEntry 类

HashEntry类是哈希表中的节点，存储键值对和指向下一个节点的指针。

static final class HashEntry<K,V> {
    final K key;
    final int hash;
    volatile V value;
    volatile HashEntry<K,V> next;

    HashEntry(K key, int hash, HashEntry<K,V> next, V value) {
        this.key = key;
        this.hash = hash;
        this.next = next;
        this.value = value;
    }
}

ConcurrentHashMap 类

ConcurrentHashMap类包含多个Segment，每个Segment管理一部分哈希表。

public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {

    final Segment<K,V>[] segments;
    transient Set<K> keySet;
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
    transient Collection<V> values;
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    static final int MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY = 2;
    static final int MAX_SEGMENTS = 1 << 16; // slightly conservative

    // Other fields and methods...
}

put 操作

put操作是ConcurrentHashMap的核心操作之一，以下是其简化版实现：

public V put(K key, V value) {
    Segment<K,V> s;
    if (value == null)
        throw new NullPointerException();
    int hash = hash(key);
    int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
    if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject          // nonvolatile; recheck
         (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
        s = ensureSegment(j);
    return s.put(key, hash, value, false);
}

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value);
    V oldValue;
    try {
        HashEntry<K,V>[] tab = table;
        int index = (tab.length - 1) & hash;
        HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);
        for (HashEntry<K,V> e = first;;) {
            if (e != null) {
                K k;
                if ((k = e.key) == key || (e.hash == hash && key.equals(k))) {
                    oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent) {
                        e.value = value;
                        ++modCount;
                    }
                    break;
                }
                e = e.next;
            } else {
                if (node != null)
                    node.setNext(first);
                else
                    node = new HashEntry<K,V>(key, hash, first, value);
                int c = count + 1;
                if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
                    rehash(node);
                else
                    setEntryAt(tab, index, node);
                ++modCount;
                count = c;
                oldValue = null;
                break;
            }
        }
    } finally {
        unlock();
    }
    return oldValue;
}

get 操作

get操作是ConcurrentHashMap的另一个核心操作，以下是其简化版实现：

public V get(Object key) {
    Segment<K,V> s;
    HashEntry<K,V>[] tab;
    int h = hash(key);
    long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
    if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
        (tab = s.table) != null) {
        for (HashEntry<K,V> e = (HashEntry<K,V>) UNSAFE.getObjectVolatile
                 (tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
             e != null; e = e.next) {
            K k;
            if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
                return e.value;
        }
    }
    return null;
}

主要特点

1. 分段锁：ConcurrentHashMap将整个哈希表分成多个Segment，每个Segment是一个独立的小哈希表，拥有自己的锁。这样不同的线程可以并发地访问不同的Segment，显著提高并发性能。
2. 高效并发：通过细粒度的锁机制，ConcurrentHashMap在高并发环境下表现出色，避免了全表锁的性能瓶颈。
3. 线程安全：所有的操作都在锁的保护下进行，确保了线程安全性。

JDK 7中的ConcurrentHashMap通过分段锁机制实现高并发性能。每个Segment是一个独立的小哈希表，拥有自己的锁，允许多个线程并发地访问不同的Segment。这种设计在高并发环境下显著提高了性能，同时保证了线程安全性。

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