【Java多线程之ConcurrentHashMap深入分析】
一、Map体系
Hashtable是JDK 5之前Map唯一线程安全的内置实现（Collections.synchronizedMap不算）。Hashtable继承的是Dictionary（Hashtable是其唯一公开的子类），并不继承AbstractMap或者HashMap.尽管Hashtable和HashMap的结构非常类似，但是他们之间并没有多大联系。
ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版本，ConcurrentSkipListMap是TreeMap的线程安全版本。
最终可用的线程安全版本Map实现是ConcurrentHashMap/ConcurrentSkipListMap/Hashtable/Properties四个，但是Hashtable是过时的类库，因此如果可以的应该尽可能的使用ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap.
二、concurrentHashMap的结构
我们通过ConcurrentHashMap的类图来分析ConcurrentHashMap的结构。
ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment是一种可重入锁ReentrantLock,在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构， 一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素， 每个Segment守护者一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。
三、ConcurrentHashMap实现原理
锁分离 （Lock Stripping）
比如HashTable是一个过时的容器类，通过使用synchronized来保证线程安全，在线程竞争激烈的情况下HashTable的效率非常低下。原因是所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁。那假如容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发访问效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术。
ConcurrentHashMap内部使用段（Segment）来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的hash table,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。同样当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。
ConcurrentHashMap有些方法需要跨段，比如size（）和containsValue（），它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁。这里"按顺序"是很重要的，否则极有可能出现死锁，在ConcurrentHashMap内部，段数组是final的，并且其成员变量实际上也是final的，但是，仅仅是将数组声明为final的并不保证数组成员也是final的，这需要实现上的保证。这可以确保不会出现死锁，因为获得锁的顺序是固定的。不变性是多线程编程占有很重要的地位，下面还要谈到。
[java] view plaincopy /**
* The segments, each of which is a specialized hash table
*/
final Segment<K,V>[] segments;
不变（Immutable）和易变（Volatile）
ConcurrentHashMap完全允许多个读操作并发进行，读操作并不需要加锁。如果使用传统的技术，如HashMap中的实现，如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素，读操作不加锁将得到不一致的数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。HashEntry代表每个hash链中的一个节点，其结构如下所示：
[java] view plaincopy static final class HashEntry<K,V> {
final K key;
final int hash;
volatile V value;
final HashEntry<K,V> next;
}
可以看到除了value不是final的，其它值都是final的，这意味着不能从hash链的中间或尾部添加或删除节点，因为这需要修改next引用值，所有的节点的修改只能从头部开始。对于put操作，可以一律添加到Hash链的头部。但是对于remove操作，可能需要从中间删除一个节点，这就需要将要删除节点的前面所有节点整个复制一遍，最后一个节点指向要删除结点的下一个结点。这在讲解删除操作时还会详述。为了确保读操作能够看到最新的值，将value设置成volatile,这避免了加锁。
