从源码解读为什么使用ConcurrentHashMap，而不使用Hashtable与HashMap

目录

1 问题

2 答案

2.1 锁机制不同：ConcurrentHashMap 提升并发性能

2.2 迭代的安全性

2.3更好的扩展性

3 带着答案理解源码

3.1 HashMap的putVal()方法：

3.2 HashTable的put()方法

3.3  ConcurrentHashMap的putVal()方法

4 总结 

1 问题

我们都知道Hashmap 线程不安全，而Hashtable线程安全，但Hashtable 用的不多，更推荐ConcurrentHashMap ，为什么？

2 答案

ConcurrentHashMap 是相较于 Hashtable 更推荐的线程安全 Map 实现，原因主要在于它在性能和线程安全方面都进行了优化，特别适合高并发环境中使用。下面是几方面的比较：

2.1 锁机制不同：ConcurrentHashMap 提升并发性能

• Hashtable：采用 synchronized 关键字对整个 Map 进行同步操作，所有线程必须争夺一个锁来访问或修改 Hashtable，在高并发场景下容易产生大量锁争用，导致效率低下。

• ConcurrentHashMap：采用了 分段锁（Segmented Locking），将数据划分成多个小段，每段有自己独立的锁。这样不同线程可以同时访问不同段的数据，大幅提高并发度。JDK 8 以后，ConcurrentHashMap 进一步优化为使用 CAS（Compare-And-Swap）+ 自旋锁 的方式，提高了性能和并发性。

2.2 迭代的安全性

• Hashtable：直接使用 synchronized 锁定整个表，因此在遍历时无法保证实时更新的安全性（可能导致 ConcurrentModificationException）。

• ConcurrentHashMap：采用 弱一致性迭代（弱一致性迭代器），即允许在迭代过程中进行更新操作，而不会抛出异常。迭代器能够在遍历的同时处理并发更新，确保更高的吞吐量。

2.3更好的扩展性

• ConcurrentHashMap 在高并发环境下依然能够保持高效的读写操作，而 Hashtable 在高并发场景中，随着线程数增加，其性能会显著下降。对于大规模、多线程环境下的数据存储和读取，ConcurrentHashMap 是首选。

3 带着答案理解源码

三者的区别在于是否线程安全，线程安全情况下的效率问题。接下来针对三者的put() 方法源码帮助理解：

3.1 HashMap的putVal()方法：

HashMap是执行的put()方法 然后调用的putVal()方法，如下图所示，代码中没有任何加锁的操作，因此在高并发的场景下会出现问题，因此不使用。

3.2 HashTable的put()方法

HashTable则是put() 方法 ：由代码我们可以轻易看出，HashTable是直接在put方法前加上了synchronized 关键字，这意味着每次调用 put 方法时都会锁住整个 Hashtable 对象，即对 put 操作持有该对象锁。这种设计使得 Hashtable 是线程安全的，但也会导致在高并发场景下性能下降，因为一次只能有一个线程执行 put 操作，其他线程会被阻塞等待。

3.3  ConcurrentHashMap的putVal()方法

ConcurrentHashMap是执行的put()方法 然后调用的putVal()方法，因为代码过长，此处只展示关键代码，f 为插入数据的所在节点，这里使用的则是获取该节点的对象锁，而不是对整个表加锁，并且 if (tabAt(tab, i) == f) 进行CAS操作，保证了在高并发环境中的线程安全和性能优化。因此相比于其他两者更推荐使用ConcurrentHashMap。

4 总结 

1. HashMap 线程不安全。

2. HashTable 线程安全，但设计不好，对整个表加锁，导致性能下降，效率低。

3. ConcurrentHashMap 线程安全，设计也较好，只会获得执行操作节点的对象锁，对该节点加锁，同时通过CAS操作，保证性能和并发性。

ConcurrentHashMap 在并发处理上具有显著的性能优势和较低的锁争用情况，因此在 Java 开发中，ConcurrentHashMap 已逐渐取代了 Hashtable，成为更好的线程安全 Map 解决方案。