Java 集合面试题, Java 中 ConcurrentHashMap 1.7 和 1.8 之间有哪些区别?

Step 1

Q:: Java 中 ConcurrentHashMap 1.7 和 1.8 之间有哪些区别？

A:: 在 Java 7 中，ConcurrentHashMap 使用了分段锁（Segment），每个 Segment 是一个独立的哈希表，并且拥有自己的锁。在 Java 8 中，ConcurrentHashMap 使用了更加精细的锁（CAS 操作和内置锁）来实现，并且引入了红黑树来优化高冲突情况下的性能。具体区别包括：1.7 版本使用 Segment 锁，1.8 版本使用 CAS 和 synchronized 来减少锁的粒度；1.8 版本引入了红黑树，在节点过多时优化查询性能；1.8 版本的实现更简单、性能更高。

Step 2

Q:: ConcurrentHashMap 如何确保线程安全？

A:: ConcurrentHashMap 通过多种机制来确保线程安全：1.7 版本使用分段锁，每个 Segment 是一个独立的锁，减少了锁竞争；1.8 版本则使用了更细粒度的锁和 CAS 操作，使得在并发操作下冲突更少。此外，1.8 版本还引入了红黑树来优化性能，在写入时，通过 synchronized 锁来保证安全性，在读取时则使用 volatile 和 CAS 来保证最新数据的可见性。

Step 3

Q:: 为什么 ConcurrentHashMap 比 HashTable 性能更好？

A:: ConcurrentHashMap 比 HashTable 性能更好的原因在于锁的粒度更小。HashTable 使用 synchronized 锁整个表，这意味着任何读写操作都会阻塞所有其他操作。而 ConcurrentHashMap 通过分段锁（在 1.7 中）和更细粒度的锁（在 1.8 中）来减少锁的范围，从而提高并发性能。此外，1.8 版本引入了红黑树结构，在大量数据的情况下性能更佳。

Step 4

Q:: ConcurrentHashMap 中的 computeIfAbsent 方法是如何工作的？

A:: computeIfAbsent 方法是 ConcurrentHashMap 中用于在键不存在时计算并插入值的方法。它的工作原理是：首先检查指定的键是否已经存在于 Map 中，如果存在则直接返回对应的值。如果不存在，则计算指定的值（通过提供的函数），并插入到 Map 中，然后返回计算出的值。此方法保证了并发环境下的原子性，避免了并发问题。

Step 5

Q:: 什么是 Java 中的 CAS 操作？

A:: CAS（Compare-And-Swap）是一种原子操作，用于实现无锁并发。它包含三个操作数：内存位置、预期值和新值。CAS 操作检查内存位置的当前值是否等于预期值，如果是，则将该位置的值更新为新值；如果不是，则不做任何操作。通过循环重试机制，CAS 可以在多线程环境下安全地执行更新操作，而不需要使用锁。