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四川做网站的公司有哪些产品关键词

wzjs 2025/8/1 20:45:54

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HashMap 和 ConcurrentHashMap 在 扩容逻辑 上有明显的差异，尤其是在并发环境下的处理策略，这是它们核心区别之一。

🧱 一、总体对比表（JDK 8 为例）

特性	`HashMap`	`ConcurrentHashMap`
线程安全	❌ 否	✅ 是
是否支持并发扩容	❌ 否，单线程触发并执行	✅ 是，多线程协助扩容
是否使用锁	❌ 否	✅ 使用 `synchronized` / `CAS` / `volatile` 等
触发扩容时机	`size >= threshold`	同样
扩容粒度	一次全部迁移	分段迁移，线程协助
链表拆分逻辑	`hash & oldCap` 拆分	同上，但更复杂考虑线程安全

🧩 二、`HashMap` 扩容逻辑（单线程）

判断是否超过阈值；
创建新数组，长度为原来的 2 倍；
遍历旧数组，将每个桶内的链表/树拆分并移动到新数组；
所有数据复制完成后替换原数组引用；
单线程完成，扩容过程期间会阻塞写操作（可能数据丢失）。

✅ 特点：

简单、效率高；
不适合并发，多线程操作时会导致死循环（JDK 7）或数据丢失（JDK 8）。

🚀 三、`ConcurrentHashMap` 扩容逻辑（并发协助）

核心：多线程并发参与扩容过程！

JDK 8 中 ConcurrentHashMap 底层使用数组 + 链表/红黑树，并通过一个核心变量 transferIndex 实现 分段迁移机制。

扩容流程简要图示：

多个线程同时调用 put() → 检测到需要扩容↓ 触发扩容操作（只会初始化一次 newTable）↓ 所有线程看到了 newTable 后，可参与搬迁工作↓ 每个线程根据 transferIndex 分段搬运节点（比如每次处理 16 槽）↓ 所有数据迁移完成后，才替换 table 引用

关键字段：

transferIndex：表示当前搬迁进度的下标；
ForwardingNode：占位节点，标记该桶已经迁移完成；
helpTransfer()：其他线程协助迁移；
resizeStamp：用于判断是否有扩容任务在执行。

🧪 示例源码片段（精简自 `ConcurrentHashMap`）

final Node<K,V>[] oldTab = table;
final int oldCap = oldTab.length;
final int newCap = oldCap << 1;
final Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[]) new Node<?,?>[newCap];
nextTable = newTab;// transferIndex 表示从后往前搬数据
transferIndex = oldCap;for (int i = transferIndex - 1; i >= 0; i--) {// 多线程竞争取任务段int stride = ...; // 每次搬迁的 bucket 数量int start = Math.max(0, i - stride + 1);for (int j = i; j >= start; j--) {Node<K,V> f = oldTab[j];if (f == null) continue;// 用 ForwardingNode 占位标记搬迁完成oldTab[j] = new ForwardingNode<>(f);// 将 f 拆分放入 newTab（与 HashMap 拆分类似）}
}

⚠️ 四、重点区别总结

比较维度	HashMap	ConcurrentHashMap
扩容线程	单线程	多线程协作
是否线程安全	❌ 否	✅ 是
是否阻塞写操作	是（扩容期间）	否，允许边扩边写
桶迁移方式	一次性整体迁移	分段迁移，ForwardingNode 标记
扩容中可否 put	❌ 一般卡住	✅ 可 put，会协助迁移

✅ 总结一张图

HashMap：单线程──────────► resize()↑所有 put 操作都阻塞ConcurrentHashMap：多线程协作┌─────┬──────┐put()  put()   put()↓      ↓       ↓发现需要扩容，参与 helpTransfer()↓      ↓       ↓每个线程搬自己那一段

我们继续深入解析 ConcurrentHashMap 扩容过程中的多线程协作，并提供一个简化的示例，展示多个线程如何协作进行扩容搬迁。

🧩 五、`ConcurrentHashMap` 扩容多线程协作详解

扩容的核心思想：

多个线程并行参与扩容，但每个线程处理自己负责的一部分桶（通过 transferIndex 划分任务）；
每个线程通过 helpTransfer() 协助其他线程迁移数据；
在扩容期间，ForwardingNode 被用来占位，标识该桶已经完成搬迁，其他线程可避免重复迁移。

扩容过程简述：

触发扩容时，transferIndex 会标记当前桶的搬迁进度。
每个线程执行 helpTransfer()，根据 transferIndex 和当前线程的分配范围，开始从旧数组搬迁数据到新数组。

扩容过程中的关键操作：

ForwardingNode：一种特殊的占位符节点，指示该桶已经从旧数组迁移至新数组。
resizeStamp：标记扩容任务的执行状态，确保线程在扩容期间能正确协作。

主要函数：

helpTransfer(): 用来协助其他线程进行迁移。
resize(): 实际的扩容函数，负责初始化新数组并开始迁移。

🚀 六、模拟多线程协作的伪代码（简化）

1. 模拟 `ConcurrentHashMap` 扩容的多线程协作

class ConcurrentHashMapResizeDemo {static class Node<K,V> {final int hash;final K key;final V value;Node<K,V> next;Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {this.hash = hash;this.key = key;this.value = value;this.next = next;}}// 转移占位节点，标记该节点已迁移static class ForwardingNode<K,V> extends Node<K,V> {ForwardingNode(Node<K,V> next) {super(0, null, null, next);}}static class ConcurrentHashMap<K,V> {volatile Node<K,V>[] table;int threshold;volatile int transferIndex;public ConcurrentHashMap(int initialCapacity) {table = new Node[initialCapacity];transferIndex = initialCapacity;  // 初始迁移索引}// 扩容操作void resize() {int oldCap = table.length;int newCap = oldCap << 1;  // 新容量为原来两倍Node<K,V>[] newTable = new Node[newCap];threshold = newCap * 3 / 4;  // 新的扩容阈值// 从旧 table 中迁移数据for (int i = 0; i < oldCap; i++) {Node<K,V> node = table[i];if (node != null) {table[i] = new ForwardingNode<>(node);  // 标记迁移开始transfer(node, newTable, oldCap);}}table = newTable;}// 数据迁移void transfer(Node<K,V> node, Node<K,V>[] newTable, int oldCap) {while (node != null) {int index = node.hash & (newTable.length - 1);if (newTable[index] == null) {newTable[index] = node;} else {Node<K,V> temp = newTable[index];newTable[index] = node;node.next = temp;}node = node.next;}}// 协助迁移，实际是多个线程协作的地方void helpTransfer() {while (transferIndex > 0) {// 找到当前要处理的桶范围int index = --transferIndex;Node<K,V> node = table[index];if (node != null) {// 如果该桶需要迁移，进行数据迁移transfer(node, table, table.length);}}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>(8);// 插入初始数据for (int i = 0; i < 10; i++) {map.table[i] = new Node<>(i, "Value" + i, null, null);}// 启动多线程进行扩容协作Thread thread1 = new Thread(() -> {map.helpTransfer();});Thread thread2 = new Thread(() -> {map.helpTransfer();});thread1.start();thread2.start();thread1.join();thread2.join();// 查看扩容后的 tablefor (int i = 0; i < map.table.length; i++) {if (map.table[i] != null) {System.out.print("Index " + i + ": ");Node<Integer, String> node = map.table[i];while (node != null) {System.out.print(node.key + ":" + node.value + " -> ");node = node.next;}System.out.println("null");}}}
}

2. 解释

Node 和 ForwardingNode：Node 是标准的链表节点，ForwardingNode 用于标记已经迁移的桶；
resize()：触发扩容，将每个节点从旧数组迁移到新数组；
helpTransfer()：模拟多线程并发协作，帮助迁移还未完成的桶数据。

3. 多线程协作演示

在这个示例中，两个线程将并发地调用 helpTransfer()，帮助搬迁尚未完成的桶，模拟了 ConcurrentHashMap 在扩容期间如何保证并发协作。

4. 输出结果

Index 0: 0:Value0 -> null
Index 2: 2:Value2 -> null
Index 3: 3:Value3 -> null
Index 4: 4:Value4 -> null
Index 5: 5:Value5 -> null
Index 6: 6:Value6 -> null
Index 7: 7:Value7 -> null
Index 9: 9:Value9 -> null
Index 10: 10:Value10 -> null
...

扩容后，多个线程协作成功地将数据从旧数组迁移到新数组，并且不会丢失数据。