ConcurrentHashMap入门详解教程

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ConcurrentHashMap通过分段锁（JDK 1.7）或CAS+synchronized（JDK 1.8+）实现高效线程安全，支持并发读写，不允许null键值，读操作无锁、迭代器弱一致性，适用于缓存、计数等高并发场景。

ConcurrentHashMap 是 Java 中用于高并发场景下的线程安全 Map 实现。它位于 java.util.concurrent 包中，相比传统的 Hashtable 或使用 Collections.synchronizedMap() 包装的 HashMap，性能更好，因为它允许多个线程同时读写而不会导致数据不一致。

为什么需要 ConcurrentHashMap？

在多线程环境下，如果多个线程同时访问一个普通的 HashMap，可能会导致数据错乱甚至死循环。虽然 Hashtable 和 synchronizedMap 能保证线程安全，但它们对整个容器加锁，导致读写操作串行化，性能较差。

ConcurrentHashMap 通过分段锁机制（JDK 1.7）和CAS + synchronized（JDK 1.8 及以后）来实现高效的并发控制，使得多个线程可以安全地并发操作不同部分的数据。

基本使用方法

ConcurrentHashMap 的使用方式与普通 HashMap 基本一致：

ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

// 添加元素
map.put("one", 1);
map.put("two", 2);

// 获取元素
Integer value = map.get("one");

// 删除元素
map.remove("two");

// 判断是否存在键
boolean contains = map.containsKey("one");

所有常用操作如 put、get、remove 都是线程安全的，无需额外同步。

关键特性与注意事项

• 不允许 null 键或 null 值：与 HashMap 不同，ConcurrentHashMap 禁止插入 null 键或 null 值，否则会抛出 NullPointerException。这是为了避免在多线程环境下对 get 操作返回 null 时无法判断是未找到键还是值本身就是 null。
• 高效并发读取：读操作（如 get）不需要加锁，利用 volatile 保证可见性，因此读非常高效。
• 支持原子操作：提供 putIfAbsent、remove、replace 等原子方法，适合并发条件下的状态更新。
• 迭代器弱一致性：迭代器不会抛出 ConcurrentModificationException，但它不保证反映最新的修改，适用于大多数并发遍历场景。

常见应用场景

ConcurrentHashMap 特别适合以下情况：

• 缓存系统中的共享数据存储
• 计数器或统计信息的并发更新
• 需要高并发读写的配置管理

例如，统计每个用户的访问次数：

ConcurrentHashMap<String, Long> visitCount = new ConcurrentHashMap<>();

// 每次用户访问时增加计数
visitCount.merge("user123", 1L, Long::sum);

这里 merge 方法是线程安全的，能正确处理并发更新。

基本上就这些。掌握 ConcurrentHashMap 的核心在于理解它的线程安全机制和适用边界。不复杂但容易忽略细节，比如 null 值限制和迭代器行为。用好它，能显著提升并发程序的性能和稳定性。

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