ConcurrentMap 并发映射

一、概述

1.是JDK1.5提供的用于应对高并发以及保证安全性的一类映射

二、ConcurrentHashMap - 并发哈希映射

1.底层结构依然是依靠数组+链表

2.默认初始容量是16，默认加载因子是0.75，默认扩容是增加1倍

3. 底层采用了分桶锁(分段锁)机制保证并发性，在后续的版本中，在分段锁的基础上引入了读写锁的机制：

   a.读锁：允许多个线程同时读，不允许线程写

   b.写锁：允许一个线程写，不允许线程读

4.在JDK1.8中，采用了无锁算法CAS(Compare and Swap - 比较和交换)

CAS的语义：我认为V的值是A，如果是，那么将V的值更新为B，否则修改并告诉V的值实际为多少

V 内存值

A 旧的预期值

B 新的预期值

 

5.在JDK1.8中，引入红黑树机制。当桶中的元素个数超过8个的时候，可能会扭转成一棵树，但实际上桶的容量大于64才转换；

如果桶中元素个数不足7个，则会扭转回链表 - 扭转成红黑树的最小容量为64

解决问题：桶数越多，扩容的几率就越低，桶数越多，每一个桶中的元素个数越多，使用红黑树

 

6.红黑树：解决瘸腿二叉树的问题

a.本质上是一颗自平衡二叉查找树 - Binary Search Tree - BST

   二叉树 - Binary Tree - B-树 

b.查询效率的时间复杂度：O(logn)

c.二叉查找树：i.基于二叉树，ii.左子树小于根，右子树都大于根 

       

d.特点：

　　i.所有的节点颜色非红即黑(比如写代码时：true为黑色，false为红色，或者1为黑色，0为红色，可以自定义)

　　ii.根节点一定是黑的

　　iii.红节点的子节点一定是黑节点，黑节点的子节点可以是红节点也可以是黑节点

　　iv.最底层的叶子节点一定是黑色的空节点(在红黑树中空节点使用 NIL 表示)

　　v.从根节点到任意一个叶子节点经过的黑色节点的个数一定相同，即黑色节点高度一致

　　vi.新添加的节点的颜色一定是红节点

 红黑树图例：

示例：现有一串数字；11，2，14，1，7，13，5，8，需要构建一颗红黑树，如果构建如下第一个图，存在什么问题？

问题如下:左边的高度为3，右边的高度为2

 

针对上述问题进行调整，最终如下：将右边黑色14变为红色14，黑色13变为红色13

 

如果这时需要添加 数字4 这个元素，按照正常的规则，放在红5下，

并且按照规则，新增为红，但是红色节点下又必须为黑色的那么需要进行红黑树的修正

 

d：修正 - 红黑树的修正过程是一个链式过程：

　　只要涂色开始，就会按照 涂色-左旋-右旋 进行修正，左旋后必定会进行右旋，只有右旋可能会单独操作，因为右旋是最后一步

　　i，涂色：当前节点为红，父节点为红，且叔父节点为红，那么需要将父节点以及叔父节点涂黑，然后将祖父节点涂红

　　ii，当前节点为红，父节点为红，且叔父节点为黑，且当前节点为右子叶，那么需要以当前节点为轴，进行左旋操作

　　　　左旋：

 

　　　　　　　　

　　iii：当前节点为红，父节点为红，且叔父节点为黑，并且当前节点为左子叶，那么需要以父节点为轴，进行右旋

　　　右旋：　　　　

　　　　　　

　修正过程：

　 

三、ConcurrentNavigableMap  - 并发导航映射

1.这类映射汇总提供了截取子映射的方法

2.ConcurrentNavigableMap 本身是一个接口，更常使用其实现类：

   ConcurrentSkipListMap - 并发跳跃表映射 - 底层是基于跳跃表来存储的

3.跳跃表：

　　a.使用前提：元素有序

　　b.实际使用过程中，跳跃表往往不止一层，最上层的跳跃表的元素个数不少于2个

　　c.跳跃表适用于查询多而增删少的场景

　　d.跳跃表是典型的以空间换时间的产物

　　e.当新添元素的时候，这个元素是否需要提取到上一层跳跃表中，遵循“抛硬币”原则

　　f.跳跃表查询的时间复杂度：O(logn)   注意：时间/空间复杂度中的对数默认以2为底，以其他为底的可以转为以2为底的