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本文汇总了常考的 ConcurrentHashMap 面试题，面试 ConcurrentHashMap，看这一篇就够了！为帮助大家高效复习，专门用”★ “表示面试中出现的频率，”★ “越多，代表越高频！
实现原理
ConcurrentHashMap 的实现原理是什么？ ★★★★★
ConcurrentHashMap 在 JDK1.7 和 JDK1.8 的实现方式是不同的。
先来看下JDK1.7
JDK1.7 中的 ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成，即 ConcurrentHashMap 把哈希桶数组切分成小数组（Segment ），每个小数组有 n 个 HashEntry 组成。
如下图所示，首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问，实现了真正的并发访问。
Segment 是 ConcurrentHashMap 的一个内部类，主要的组成如下：
Segment 继承了 ReentrantLock，所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。Segment 默认为 16，也就是并发度为 16。
存放元素的 HashEntry，也是一个静态内部类，主要的组成如下：
其中，用 volatile 修饰了 HashEntry 的数据 value 和 下一个节点 next，保证了多线程环境下数据获取时的可见性！
再来看下JDK1.8
在数据结构上， JDK1.8 中的ConcurrentHashMap 选择了与 HashMap 相同的Node数组+链表+红黑树结构；在锁的实现上，抛弃了原有的 Segment 分段锁，采用CAS + synchronized实现更加细粒度的锁。
将锁的级别控制在了更细粒度的哈希桶数组元素级别，也就是说只需要锁住这个链表头节点（红黑树的根节点），就不会影响其他的哈希桶数组元素的读写，大大提高了并发度。
JDK1.8 中为什么使用内置锁 synchronized替换 可重入锁 ReentrantLock？★★★★★
- 在 JDK1.6 中，对 synchronized 锁的实现引入了大量的优化，并且 synchronized 有多种锁状态，会从无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁一步步转换。
- 减少内存开销 。假设使用可重入锁来获得同步支持，那么每个节点都需要通过继承 AQS 来获得同步支持。但并不是每个节点都需要获得同步支持的，只有链表的头节点（红黑树的根节点）需要同步，这无疑带来了巨大内存浪费。
存取
ConcurrentHashMap 的 put 方法执行逻辑是什么？★★★★
先来看JDK1.7
先定位到相应的 Segment ，然后再进行 put 操作。
源代码如下：
首先会尝试获取锁，如果获取失败肯定就有其他线程存在竞争，则利用 scanAndLockForPut() 自旋获取锁。
- 尝试自旋获取锁。
- 如果重试的次数达到了
MAX_SCAN_RETRIES则改为阻塞锁获取，保证能获取成功。
再来看JDK1.8
大致可以分为以下步骤：
-
根据 key 计算出 hash 值；
-
判断是否需要进行初始化；
-
定位到 Node，拿到首节点 f，判断首节点 f：
- 如果为 null ，则通过 CAS 的方式尝试添加；
- 如果为
f.hash = MOVED = -1，说明其他线程在扩容，参与一起扩容； - 如果都不满足 ，synchronized 锁住 f 节点，判断是链表还是红黑树，遍历插入；
-
当在链表长度达到 8 的时候，数组扩容或者将链表转换为红黑树。
源代码如下：
ConcurrentHashMap 的 get 方法执行逻辑是什么？★★★★
同样，先来看JDK1.7
首先，根据 key 计算出 hash 值定位到具体的 Segment ，再根据 hash 值获取定位 HashEntry 对象，并对 HashEntry 对象进行链表遍历，找到对应元素。
由于 HashEntry 涉及到的共享变量都使用 volatile 修饰，volatile 可以保证内存可见性，所以每次获取时都是最新值。
源代码如下：
再来看JDK1.8
大致可以分为以下步骤：
-
根据 key 计算出 hash 值，判断数组是否为空；
-
如果是首节点，就直接返回；
-
如果是红黑树结构，就从红黑树里面查询；
-
如果是链表结构，循环遍历判断。
源代码如下：
ConcurrentHashMap 的 get 方法是否要加锁，为什么？★★★
get 方法不需要加锁。因为 Node 的元素 value 和指针 next 是用 volatile 修饰的，在多线程环境下线程A修改节点的 value 或者新增节点的时候是对线程B可见的。
这也是它比其他并发集合比如 Hashtable、用 Collections.synchronizedMap()包装的 HashMap 效率高的原因之一。
get 方法不需要加锁与 volatile 修饰的哈希桶数组有关吗？★★★
没有关系。哈希桶数组table用 volatile 修饰主要是保证在数组扩容的时候保证可见性。
其他
ConcurrentHashMap 不支持 key 或者 value 为 null 的原因？★★★
我们先来说value 为什么不能为 null。因为 ConcurrentHashMap 是用于多线程的 ，如果ConcurrentHashMap.get(key)得到了 null ，这就无法判断，是映射的value是 null ，还是没有找到对应的key而为 null ，就有了二义性。
而用于单线程状态的 HashMap 却可以用containsKey(key) 去判断到底是否包含了这个 null 。
我们用反证法来推理：
假设 ConcurrentHashMap 允许存放值为 null 的 value，这时有A、B两个线程，线程A调用ConcurrentHashMap.get(key)方法，返回为 null ，我们不知道这个 null 是没有映射的 null ，还是存的值就是 null 。
假设此时，返回为 null 的真实情况是没有找到对应的 key。那么，我们可以用 ConcurrentHashMap.containsKey(key)来验证我们的假设是否成立，我们期望的结果是返回 false 。
但是在我们调用 ConcurrentHashMap.get(key)方法之后，containsKey方法之前，线程B执行了ConcurrentHashMap.put(key, null)的操作。那么我们调用containsKey方法返回的就是 true 了，这就与我们的假设的真实情况不符合了，这就有了二义性。
至于 ConcurrentHashMap 中的 key 为什么也不能为 null 的问题，源码就是这样写的，哈哈。如果面试官不满意，就回答因为作者Doug不喜欢 null ，所以在设计之初就不允许了 null 的 key 存在。
ConcurrentHashMap 的并发度是什么？★★
并发度可以理解为程序运行时能够同时更新 ConccurentHashMap且不产生锁竞争的最大线程数。在JDK1.7中，实际上就是ConcurrentHashMap中的分段锁个数，即Segment[]的数组长度，默认是16，这个值可以在构造函数中设置。
如果自己设置了并发度，ConcurrentHashMap 会使用大于等于该值的最小的2的幂指数作为实际并发度，也就是比如你设置的值是17，那么实际并发度是32。
如果并发度设置的过小，会带来严重的锁竞争问题；如果并发度设置的过大，原本位于同一个Segment内的访问会扩散到不同的Segment中，CPU cache命中率会下降，从而引起程序性能下降。
在JDK1.8中，已经摒弃了Segment的概念，选择了Node数组+链表+红黑树结构，并发度大小依赖于数组的大小。
ConcurrentHashMap 迭代器是强一致性还是弱一致性？★★
与 HashMap 迭代器是强一致性不同，ConcurrentHashMap 迭代器是弱一致性。
ConcurrentHashMap 的迭代器创建后，就会按照哈希表结构遍历每个元素，但在遍历过程中，内部元素可能会发生变化，如果变化发生在已遍历过的部分，迭代器就不会反映出来，而如果变化发生在未遍历过的部分，迭代器就会发现并反映出来，这就是弱一致性。
这样迭代器线程可以使用原来老的数据，而写线程也可以并发的完成改变，更重要的，这保证了多个线程并发执行的连续性和扩展性，是性能提升的关键。
JDK1.7 与 JDK1.8 中ConcurrentHashMap 的区别？★★★★★
- 数据结构：取消了 Segment 分段锁的数据结构，取而代之的是数组+链表+红黑树的结构。
- 保证线程安全机制：JDK1.7 采用 Segment 的分段锁机制实现线程安全，其中 Segment 继承自 ReentrantLock 。JDK1.8 采用
CAS+synchronized保证线程安全。 - 锁的粒度：JDK1.7 是对需要进行数据操作的 Segment 加锁，JDK1.8 调整为对每个数组元素加锁（Node）。
- 链表转化为红黑树：定位节点的 hash 算法简化会带来弊端，hash 冲突加剧，因此在链表节点数量大于 8（且数据总量大于等于 64）时，会将链表转化为红黑树进行存储。
- 查询时间复杂度：从 JDK1.7的遍历链表O(n)， JDK1.8 变成遍历红黑树O(logN)。
ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的效率哪个更高？为什么？★★★★★
ConcurrentHashMap 的效率要高于 Hashtable，因为 Hashtable 给整个哈希表加了一把大锁从而实现线程安全。而ConcurrentHashMap 的锁粒度更低，在 JDK1.7 中采用分段锁实现线程安全，在 JDK1.8 中采用CAS+synchronized实现线程安全。
具体说一下Hashtable的锁机制 ★★★★★
Hashtable 是使用 synchronized来实现线程安全的，给整个哈希表加了一把大锁，多线程访问时候，只要有一个线程访问或操作该对象，那其他线程只能阻塞等待需要的锁被释放，在竞争激烈的多线程场景中性能就会非常差！
多线程下安全的操作 map还有其他方法吗？★★★
还可以使用Collections.synchronizedMap方法，对方法进行加同步锁。
如果传入的是 HashMap 对象，其实也是对 HashMap 做的方法做了一层包装，里面使用对象锁来保证多线程场景下，线程安全，本质也是对 HashMap 进行全表锁。在竞争激烈的多线程环境下性能依然也非常差，不推荐使用！
最后
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