concurrenthashmap通過分段鎖（jdk1.7）或cas+synchronized（jdk1.8）實現線程安全及高并發性能。1. jdk1.7使用segment數組，每個segment獨立加鎖，減少鎖競爭；2. jdk1.8采用cas操作和synchronized對node級別加鎖，提升并發效率并減少內存占用；3. 初始化容量應根據預估數據量計算，并確保為2的冪次方以優化擴容；4. get操作無需加鎖，依賴volatile與cas保障可見性與一致性；5. 擴容為漸進式遷移，多線程協作降低阻塞影響；6. 使用時應避免循環依賴、長時間持鎖及采用超時機制防止死鎖。
ConcurrentHashMap本質上是一個線程安全的HashMap，它通過精妙的設計在并發環境下實現了高效的讀寫操作。它不僅僅是簡單地使用鎖來保證線程安全，而是采用分段鎖（在JDK 1.7及更早版本）或CAS+synchronized（在JDK 1.8及更高版本）等技術，極大地提高了并發性能。
ConcurrentHashMap的實現原理和使用場景
ConcurrentHashMap之所以能夠在高并發場景下表現出色，核心在于其并發控制策略。
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JDK 1.7：分段鎖（Segment Locking）
在JDK 1.7中，ConcurrentHashMap內部維護了一個Segment數組。每個Segment相當于一個小的HashMap，擁有獨立的鎖。當多個線程訪問不同的Segment時，它們之間不會產生鎖競爭，從而實現并發訪問。
- 優點： 細粒度的鎖控制，并發性能高。
- 缺點： 實現復雜，占用內存較多，鎖的粒度仍然是Segment級別，在高并發下仍可能存在鎖競爭。
JDK 1.8：CAS + synchronized
JDK 1.8對ConcurrentHashMap進行了重大改進，放棄了分段鎖，采用了CAS（Compare and Swap）+ synchronized的方式來實現線程安全。
- CAS： 用于對Node數組中的單個節點進行原子操作，例如插入新的鍵值對。
- synchronized： 用于在發生哈希沖突時，對鏈表或紅黑樹進行加鎖，保證數據的一致性。
這種方式的優點是：
- 實現簡單： 代碼結構更加清晰。
- 內存占用少： 減少了Segment數組的開銷。
- 鎖粒度更細： 鎖的粒度降低到Node級別，并發性能更高。
舉個例子，假設多個線程同時向ConcurrentHashMap中插入數據，如果它們插入的key的哈希值不同，那么它們可以并發地插入到不同的Node中，而不需要加鎖。只有當多個線程插入的key的哈希值相同時，才會發生哈希沖突，此時需要對鏈表或紅黑樹進行加鎖。
使用場景：
ConcurrentHashMap適用于高并發的讀寫場景，例如緩存、會話管理等。在這些場景下，多個線程需要同時訪問和修改共享的數據，使用ConcurrentHashMap可以保證數據的一致性，同時提高并發性能。
ConcurrentHashMap的容量初始化應該如何設置？
容量初始化是一個需要仔細考慮的問題，它直接影響ConcurrentHashMap的性能。如果初始容量設置過小，會導致頻繁的擴容，而擴容是一個比較耗時的操作。如果初始容量設置過大，會浪費內存空間。
以下是一些建議：
- 預估數據量： 在創建ConcurrentHashMap時，盡量預估需要存儲的數據量。
- 負載因子： ConcurrentHashMap的默認負載因子是0.75。這意味著當ConcurrentHashMap中的元素數量達到容量的0.75倍時，就會進行擴容。
- 計算初始容量： 可以使用以下公式計算初始容量：initialCapacity = (int) (expectedSize / 0.75 + 1.0F)，其中expectedSize是預估的數據量。
例如，如果預計需要存儲1000個元素，那么初始容量可以設置為(int) (1000 / 0.75 + 1.0F) = 1334。
另外，需要注意的是，ConcurrentHashMap的容量必須是2的冪次方。如果設置的初始容量不是2的冪次方，ConcurrentHashMap會自動調整為大于該值的最小的2的冪次方。
ConcurrentHashMap的get操作是否需要加鎖？
在JDK 1.8中，ConcurrentHashMap的get操作是不需要加鎖的。這是因為ConcurrentHashMap使用了volatile關鍵字來保證Node數組的可見性，以及CAS操作來保證Node的原子性。
當一個線程修改了Node數組中的某個Node時，volatile關鍵字會強制將該Node的值刷新到主內存中，從而保證其他線程可以立即看到最新的值。同時，CAS操作可以保證在多線程并發修改同一個Node時，只有一個線程能夠成功修改，其他線程會重試。
因此，get操作可以安全地讀取Node數組中的值，而不需要加鎖。這極大地提高了get操作的性能。
但是，需要注意的是，如果get操作需要讀取多個Node的值，例如在遍歷ConcurrentHashMap時，仍然需要加鎖，以保證數據的一致性。
ConcurrentHashMap的擴容機制是怎樣的？
ConcurrentHashMap的擴容機制是漸進式的，也就是說，擴容操作不是一次性完成的，而是分多次進行的。
當ConcurrentHashMap中的元素數量達到容量的0.75倍時，就會觸發擴容操作。擴容操作會將ConcurrentHashMap的容量擴大為原來的兩倍。
在擴容過程中，ConcurrentHashMap會將原來的Node數組中的元素遷移到新的Node數組中。為了避免在擴容過程中阻塞其他線程的讀寫操作，ConcurrentHashMap會將Node數組分成多個部分，每個部分由一個線程負責遷移。
當一個線程負責遷移某個部分時，它會首先對該部分進行加鎖，然后將該部分中的所有Node遷移到新的Node數組中。遷移完成后，該線程會釋放鎖，允許其他線程訪問該部分。
通過這種漸進式的擴容機制，ConcurrentHashMap可以在擴容過程中盡量減少對其他線程的影響，從而保證并發性能。
ConcurrentHashMap在實際應用中如何避免死鎖？
ConcurrentHashMap本身的設計已經考慮了死鎖問題，并且采取了一些措施來避免死鎖。例如，它使用了細粒度的鎖控制，避免了長時間的鎖競爭。同時，它使用了CAS操作來保證Node的原子性，避免了ABA問題。
但是，在實際應用中，仍然需要注意以下幾點，以避免死鎖：
- 避免循環依賴： 在使用ConcurrentHashMap時，盡量避免出現循環依賴的情況。例如，線程A需要訪問ConcurrentHashMap中的Node A，而Node A又需要訪問ConcurrentHashMap中的Node B，而Node B又需要訪問Node A。這種情況很容易導致死鎖。
- 避免長時間持有鎖： 在使用synchronized關鍵字時，盡量避免長時間持有鎖。如果一個線程長時間持有鎖，會導致其他線程無法訪問共享資源，從而導致死鎖。
- 使用超時機制： 在獲取鎖時，可以使用超時機制。如果一個線程在指定的時間內無法獲取到鎖，那么它會放棄獲取鎖，從而避免死鎖。
總的來說，ConcurrentHashMap是一個非常優秀的并發容器，它通過精妙的設計在并發環境下實現了高效的讀寫操作。但是，在使用ConcurrentHashMap時，仍然需要注意一些細節，以避免出現死鎖等問題。
