JDK 源码中怎么剖析 ConcurrentHashMap 的分段锁与 CAS

轻墨姑娘_6254

轻墨姑娘_6254

2026-08-07

873人浏览

原创

concurrenthashmap的“分段锁”仅存在于jdk 1.7,jdk 1.8及以后版本已彻底移除segment,改用桶级synchronized锁与cas协作机制;jdk 1.7通过segment数组实现分段加锁,每个segment继承reentrantlock并管理独立hashentry表;jdk 1.8则以node[] table为核心,通过volatile字段、cas操作和头节点加锁实现更细粒度并发控制。

jdk 源码中怎么剖析 concurrenthashmap 的分段锁与 cas

ConcurrentHashMap 的“分段锁”只存在于 JDK 1.7,JDK 1.8 及以后版本已彻底移除 Segment,改用更细粒度的桶级锁 + CAS 协作机制。剖析源码时,必须先明确版本,否则容易混淆概念、得出错误结论。

JDK 1.7:从 Segment 数组切入,看分段锁如何落地

在 ConcurrentHashMap.java(JDK 1.7)中,核心结构是:

  • Segment[] segments:默认长度为 16 的数组,每个 Segment 继承 ReentrantLock,本身就是一个可重入锁;
  • HashEntry[] table:每个 Segment 内部维护独立的哈希表,操作前先通过 hash 定位到具体 Segment;
  • put 操作流程:定位 Segment → 尝试获取该 Segment 的锁(lock())→ 在其内部 table 中执行插入 → 释放锁;
  • 扩容是逐段进行的,一个 Segment 扩容不影响其他 Segment,但整体扩容耗时长、内存开销大。

JDK 1.8:聚焦 Node 数组与 volatile + CAS 的协作逻辑

1.8 版本不再有 Segment 类,源码入口是 ConcurrentHashMap.java 中的 Node<k>[] table</k> 和关键字段:

Java Maven Secondary Analysis
Java Maven Secondary Analysis

分析ZIP压缩包或GitLab仓库中的Java Maven项目,确定二次开发范围、类数量、模块分布及生产相关指标。

下载
  • sizeCtl:volatile int,作为状态控制器——值为 -1 表示正在初始化,为负数(如 -N)表示有 N-1 个线程正在协助扩容;
  • initTable():多个线程竞争初始化时,靠 U.compareAndSwapInt(this, SIZECTL, sc, -1) 保证仅一个线程真正建表;
  • putVal():先尝试 CAS 插入空桶;若桶非空,则以头节点为锁对象,用 synchronized 加锁处理链表或红黑树;
  • helpTransfer():当发现当前桶是 ForwardingNode(扩容标记),会主动协助迁移数据,体现“扩容可并行”的设计。

读操作为什么无锁?关键在 volatile 与 final 的语义保障

ConcurrentHashMap 的 get 操作全程不加锁,依赖的是:

  • Node 的 val 和 next 字段声明为 volatile:确保读取时能看到其他线程写入的最新值;
  • table 数组引用为 volatile:保证 table 初始化完成后的可见性;
  • Node 构造时 key/value 为 final:避免构造未完成就被其他线程读到半初始化对象;
  • 读操作可能看到“弱一致性”结果(比如刚 put 完还没来得及更新 size),但不会出现数据错乱或崩溃。

调试建议:用断点+日志验证锁行为和 CAS 失败路径

想真正看清运行时行为,不能只读代码,还要动手验证:

  • 在 JDK 1.7 的 Segment.lock() 和 unlock() 处打断点,观察多线程是否真的只锁住对应段;
  • 在 JDK 1.8 的 U.compareAndSwapInt 调用后加日志,模拟高并发下 CAS 失败再重试的典型路径;
  • 触发扩容(如 put 超过阈值),观察 sizeCtl 如何从正数变为负数,再逐步归零;
  • 用 JOL(Java Object Layout)工具查看 Node 对象内存布局,理解为何 volatile 修饰 next 能保障链表遍历安全。

相关文章

PHP速学视频免费教程(入门到精通)
PHP速学视频免费教程(入门到精通)

PHP怎么学习?PHP怎么入门?PHP在哪学?PHP怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了PHP速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

相关标签:

java

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

10157

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

7282

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

6392

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1104

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

908

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1336

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

2669

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

19991

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1195

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习