高并发第九弹:逃不掉的Map --> HashMap,TreeMap,ConcurrentHashMap

平时大家都会经常使用到 Map,面试的时候又经常会遇到问Map的,其中主要就是 ConcurrentHashMap,在说ConcurrentHashMap.我们还是先看一下,

其他两个基础的 Map 类: HashMap 和 TreeMap

HashMap:

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable,Serializable {   // 这里有个很逗的事情 hashMap 继承了AvstractMap 为什么还要实现Map? 据说,作者说的 这只是个错误的写法 Q_Q

TreeMap:

public class TreeMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

public interface NavigableMap<K,V> extends SortedMap<K,V>

	实现	存储	遍历	性能损耗	键值对	安全	效率
TreeMap	SortMap接口，基于红黑树	默认按键的升序排序	Iterator遍历是排序的	插入、删除	键、值都不能为null	非并发安全Map	适用于在Map中插入、删除和定位元素
HashMap	基于哈希散列表实现	随机存储	Iterator遍历是随机的	基本无	只允许键、值均为null	非并发安全Map	适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)


HashMap通常比TreeMap快一点(树和哈希表的数据结构使然)，建议多使用HashMap，在需要排序的Map时候才用TreeMap。

那么现在就聊一下 HashMap和ConcurrentHashMap  
我们都知道ConcurrentHashMap 是线程安全的.那为什么HashMap就线程不安全了呢?
这里有很不错的解释https://my.oschina.net/hosee/blog/673521
还有一个路径太长了.给个短的 还可以的
总结起来就是:
　　1. resize死循环

　　　　我们都知道HashMap初始容量大小为16,一般来说，当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，需要增大Hash表的尺寸，但是这样一来，整个Hash表里的元素都需要被重算一遍。这叫rehash，这个成本相当的大。
在rehash的时候,在多线程的时候容易造成环形链表
　　2.fail-fast 
　　　如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了map，那么将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。

这个异常意在提醒开发者及早意识到线程安全问题，具体原因请查看ConcurrentModificationException的原因以及解决措施看了这个我觉得需要去修改一下我原来说的CopyAndWriteArrayList 了

ConcurrentHashMap来了.面试以前遇到了很多次

（1）结构 [Java7与Java8不同]

JDK7

1.ConcurrentHashMap中的分段锁称为Segment,它即类似于HashMap（JDK7与JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）

2 . 当我们读取某个Key的时候它先取出key的Hash值，并将Hash值得高sshift位与Segment的个数取模，决定key属于哪个Segment。接着像HashMap一样操作Segment。为了保证不同的Hash值保存到不同的Segment中，ConcurrentHashMap对Hash值也做了专门的优化。

3. 如果并发度设置的过小，会带来严重的锁竞争问题；如果并发度设置的过大，原本位于同一个Segment内的访问会扩散到不同的Segment中，CPU cache命中率会下降，从而引起程序性能下降。（文档的说法是根据你并发的线程数量决定，太多会导性能降低）

2. JDK8中的实现

ConcurrentHashMap在JDK8中进行了巨大改动，很需要通过源码来再次学习下Doug Lea的实现方法。

它摒弃了Segment（锁段）的概念，而是启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。它沿用了与它同时期的HashMap版本的思想，底层依然由“数组”+链表+红黑树的方式思想(JDK7与JDK8中HashMap的实现)，但是为了做到并发，又增加了很多辅助的类，例如TreeBin，Traverser等对象内部类。

总结

JDK6,7中的ConcurrentHashmap主要使用Segment来实现减小锁粒度，把HashMap分割成若干个Segment，在put的时候需要锁住Segment，get时候不加锁，使用volatile来保证可见性，当要统计全局时（比如size），首先会尝试多次计算modcount来确定，这几次尝试中，是否有其他线程进行了修改操作，如果没有，则直接返回size。如果有，则需要依次锁住所有的Segment来计算。

jdk7中ConcurrentHashmap中，当长度过长碰撞会很频繁，链表的增改删查操作都会消耗很长的时间，影响性能,所以jdk8 中完全重写了concurrentHashmap,代码量从原来的1000多行变成了 6000多行，实现上也和原来的分段式存储有很大的区别。

主要设计上的变化有以下几点:

不采用segment而采用node，锁住node来实现减小锁粒度。
设计了MOVED状态当resize的中过程中线程2还在put数据，线程2会帮助resize。
使用3个CAS操作来确保node的一些操作的原子性，这种方式代替了锁。
sizeCtl的不同值来代表不同含义，起到了控制的作用。

至于为什么JDK8中使用synchronized而不是ReentrantLock，我猜是因为JDK8中对synchronized有了足够的优化吧。

总结:

HashMap非线程安全、ConcurrentHashMap线程安全 (可以看下这个,很有ConcurrentHashMap能完全替代HashTable吗？)

HashMap允许Key与Value为空，ConcurrentHashMap不允许

HashMap不允许通过迭代器遍历的同时修改，ConcurrentHashMap允许。并且更新可见