ConcurrentHashMap扩容的详细介绍以及多线程测试(基于JDK1.8)
ConcurrentHashMap是Java中线程安全的哈希表实现。它使用了锁分段技术,将哈希表分成多个Segment(默认为16),每个Segment都是一个独立的哈希表,每个Segment内部维护一个ReentrantLock锁,对于不同的Segment,它们可以被并发访问。当进行put、get等操作时,只需要获取对应Segment的锁即可,大大提高了并发访问的效率。
当哈希表中元素的数量达到一定阈值(默认为Segment大小的0.75倍)时,ConcurrentHashMap的扩容机制会被触发。在扩容时,ConcurrentHashMap会将原有的Segment分成两部分,一部分保持不变,另一部分则进行扩容,即旧的Segment变成了两个新的Segment。接下来,我们将详细介绍ConcurrentHashMap的扩容机制。
ConcurrentHashMap扩容机制
ConcurrentHashMap的扩容机制主要包括以下两个步骤:
将原有的Segment分裂成两个新的Segment。在分裂时,ConcurrentHashMap会根据Segment中元素的hash值,将原有Segment中的元素分到两个新的Segment中。为了保证线程安全,ConcurrentHashMap在分裂Segment的时候,会保留旧Segment中的所有元素,不会对其进行修改。同时,ConcurrentHashMap也不会阻塞其他线程的读写操作。
对新的Segment进行扩容。在扩容时,ConcurrentHashMap会为每个新的Segment分配一个新的数组,数组的大小是原有数组的两倍。接着,ConcurrentHashMap会将旧数组中的元素重新hash到新数组中。这里需要注意的是,由于ConcurrentHashMap是线程安全的,因此在元素重新hash的过程中,ConcurrentHashMap可能会出现多个线程同时对同一个新Segment进行操作的情况。为了避免出现线程冲突,ConcurrentHashMap会对每个新Segment进行加锁,确保每个线程都可以安全地执行操作。
在ConcurrentHashMap扩容期间,虽然原有的Segment保持不变,但是访问它们的代价会增加,因为所有的操作都必须在新旧Segment之间进行转移。因此,ConcurrentHashMap在扩容期间的性能可能会降低。
多线程测试
为了验证ConcurrentHashMap的线程安全性,我们进行了以下测试:
首先,我们创建一个ConcurrentHashMap,将100000个元素加入到其中。
然后,我们创建10个线程,每个线程对ConcurrentHashMap进行1000次的put操作。
最后,我们检查ConcurrentHashMap中元素的数量是否为110000,以验证多线程下ConcurrentHashMap的线程安全性。
测试结果表明,ConcurrentHashMap在多线程下表现出色,其线程安全性得到了有效保证。
总的来说,ConcurrentHashMap是一个非常强大的线程安全的哈希表实现,它不仅支持高并发的访问,还具有很好的扩展性和可靠性。如果你需要在多线程环境下使用哈希表,那么ConcurrentHashMap一定是你的首选。