JUC中的高并发集合类
ConcurrentHashMap
结构
- JDK1.7 结构
JDK1.7 中 ConcurrentHashMap 由 Segment 数据结构和 HashEntry 数组结构构成，采用分段锁保证安全性
Segment 是 ReentrantLock 重入锁，在 ConcurrentHashMap 中扮演锁的角色，HashEntry 则用于存储键值对，一个 ConcurrentHashMap 中包含一个 Segment 数组，一个 Segment 中包含一个 HashEntry，Segment 跟 HashMap 类似，是一个数组和链表结构 - JDK1.8 结构
因为JDK1.7 中 ConcurrentHashMap 最大并发度受Segment的个数限制，JDK1.8 中的实现摒弃了 Segment 的概念，直接采用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构实现，并发控制使用 Synchronized 和CAS 来操作，结构看起来就像一个优化过且线程安全的 HashMap，JDK1.8 中还能看到 Segment 的数据结构，但对属性进行了简化，只是为了兼容旧版本
JDK1.8 中 Synchronized 只锁定当前链表或红黑树的首节点，只要 hash 不冲突，就不会产生并发（效率提升）
ConcurrentHashMap 和 HashTable 的区别
- HashTable：是一个线程安全的类，用 synchronized 来锁住整张 Hash 表来实现线程安全，即每次锁住整张表让线程独占，导致效率十分低下
- ConcurrentHashMap：可以做到读取数据不加锁，在进行写操作的时候让锁的粒度保持尽量的小，允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分段技术（使用了多个锁来控制对 hash 表的不同部分的修改）。
ConcurrentHashMap 内部使用段（Segment）来表示不同部分，每个段都是一个 HashTable，它们拥有自己的锁，只要多个修改操作发生在不同的段上，就可以并发进行。对于 JDK1.7 来说锁的粒度基于 Segment，包含多个 HashEntry；JDK1.8 的实现降低了锁的粒度，为 HashEntry（首节点）
ConcurrentHashMap 线程安全的具体实现方式/底层具体实现
JDK1.7 实现
- get 操作：先经过一次再散列，然后使用这个散列值通过散列运算定位到 Segment，在通过散列算法定位到元素，整个过程不需要加锁，除非读到空的值才会加锁重读，原因是将使用的共享变量定义成了 volatile
- put 操作：插入过程会进行第一次 key 的 hash 定位 Segment 的位置，如果 Segment 还没有初始化，即通过 CAS 操作进行赋值，然后进行第二次 hash 操作，找到相应的 HashEntry 位置，此时利用继承过来的锁的特性，在将数据插入指定的 HashEntry 位置时，会通过继承 ReentrantLock 的 tryLock() 方法尝试获取锁，成功则插入对应位置，如果已有线程获取该 Segment 的锁，则会以自旋的方式继续调用 tryLock() 获取锁，超过指定次数则挂起，等待唤醒
- size 操作：计算 ConcurrentHashMap 的元素大小是并发操作，因为计算时有可能正在并发地插入数据，导致计算出来的值与实际不同
解决方法：先尝试2次通过不锁住 Segment 的方式统计各个 Segment 大小，统计过程中如果 count 发生变化，则采用加锁的方式进行统计
JDK1.8 实现
- 重要概念
- table：默认为 null,初始化发生在第一次插入操作，默认大小为16的数组，用来存储 Node 节点数据，扩容时大小总是2的幂次方
- nextTable：默认为 null，扩容时新生成的数组，大小为原数组的两倍
- Node：保存 key、value 以及 key 的 hash 值的数据结构，value 和 next 都用 volatile 修饰，保证并发的可见性
- ForwardingNode：一个特殊的 Node 节点，hash 值为 -1,存储了 nextTable 的引用，只有扩容时才会发挥作用，作为一个占位符放在 table 中表示当前节点为 null 或者已被移动
- TreeNode 和 TreeBin：TreeNode 表示红黑树上每个节点。与 HashMap 不同，ConcurrentHashMap 在桶里直接存储的不是 TreeNode，而是一个 TreeBin，在 TreeBin 内部维护一个红黑树
- put 操作：采用 CAS + Synchronized 实现并发插入或更新操作
对比图
- HashTable
- JDK1.7 的 ConcurrentHashMap
- JDK1.8 的 ConcurrentHashMap
CopyOnWriteArrayList
- 集合框架中 ArrayList 是非线程安全的，Vector 是线程安全的，但由于简单粗暴的锁同步机制性能较差，CopyOnWriteArrayList 则提供另外一种并发处理策略。
- 针对读多写少的并发场景，允许线程并发访问读操作，此时没有加锁限制，性能较高；在写操作时，则首先把容器复制一份，然后在新的副本上执行写操作，此时写操作上锁，结束后再将原容器的引用指向新容器。
- 优点是读操作性能高，无需任何同步措施，适用于读多写少的场景
缺点是需要额外内存占用，数据量大时内存压力较大，可能引起频繁 GC，而且无法保证强一致性，只能保证数据的最终一致性