Java高并发Map技巧：ConcurrentHashMap详解

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ConcurrentHashMap通过CAS与synchronized实现高效线程安全，JDK 8采用数组+链表/红黑树结构，读无锁、写锁单节点，支持高并发操作。

在高并发场景下，HashMap不是线程安全的，而使用Hashtable或Collections.synchronizedMap虽然能保证同步，但性能较差。ConcurrentHashMap是Java中为高并发设计的线程安全Map实现，它通过分段锁（JDK 7）或CAS + synchronized（JDK 8及以后）机制，在保证线程安全的同时大幅提升并发性能。

理解ConcurrentHashMap的核心机制

从JDK 8开始，ConcurrentHashMap摒弃了分段锁的设计，转而采用Node数组 + 链表/红黑树的结构，类似于优化后的HashMap。每个桶位的写操作通过synchronized关键字锁定当前节点，读操作则几乎无锁，利用volatile保证可见性。

这种设计使得多个线程可以在不同桶位上同时进行写操作，大大提升了并发吞吐量。

• 读操作不加锁，性能极高
• 写操作只锁住当前哈希桶，冲突少时并发性强
• 支持高并发下的put、get、remove等操作

基本使用方法与线程安全操作

ConcurrentHashMap的使用方式和普通Map类似，但所有操作都是线程安全的，无需额外同步。

ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key1", 100);
Integer value = map.get("key1");
map.remove("key1");

推荐使用原子性操作方法提升并发安全性：

• putIfAbsent(K key, V value)：仅当键不存在时插入，避免覆盖
• computeIfAbsent(K key, Function mappingFunction)：若键不存在，则通过函数计算值并放入，常用于缓存加载
• merge(K key, V value, BiFunction remappingFunction)：合并已有值与新值，适合计数器场景

避免常见使用误区

尽管ConcurrentHashMap是线程安全的，但复合操作仍需注意原子性问题。

以下写法存在并发风险：

// 错误示例：非原子操作
if (!map.containsKey("key")) {
  map.put("key", value);
}

应改用putIfAbsent或computeIfAbsent来保证原子性。

另外，遍历操作（如forEach、keySet().iterator()）返回的是弱一致性视图，不抛出ConcurrentModificationException，但可能反映部分更新状态，适合大多数并发场景，但不能保证实时一致性。

性能调优建议

合理设置初始容量和并发级别有助于提升性能，尤其是在已知数据规模时。

• 初始化时指定合理容量，减少扩容开销：
  new ConcurrentHashMap(1024)
• 避免长时间运行的操作作为compute方法中的逻辑，防止锁持有过久
• 高频读写场景下，尽量使用原子方法替代多次单独调用
• 监控size()变化时注意，该方法返回结果是估算值，因并发修改可能略有延迟

本篇关于《Java高并发Map技巧：ConcurrentHashMap详解》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于文章的相关知识，请关注golang学习网公众号！