ConcurrentHashMap是Java中線程安全的哈希表實現。

ConcurrentHashMap的由來：

Java 7和Java 8中ConcurrentHashMap的實現原理的簡要解析：

Java 7中的ConcurrentHashMap實現原理：

分段鎖（Segment-based Locking）

• Java 7中的ConcurrentHashMap采用分段鎖的機制，將整個數據結構分割為多個段（Segment）。
• 每個段維護一個自己的哈希表，具有自己的鎖。
• 每次對ConcurrentHashMap的操作只需要獲取對應段的鎖，不會鎖住整個數據結構，從而提高并發性能。

HashEntry數組

• ConcurrentHashMap內部使用HashEntry數組來存儲鍵值對。
• HashEntry是一個包含鍵、值和next指針的節點，用于解決哈希沖突。
• 哈希沖突的解決方法是采用鏈表法（鏈表存儲相同哈希值的鍵值對）。

獲取鎖的方式

• 在Java 7中，獲取鎖的方式是通過synchronized關鍵字來實現的。
• 每個Segment維護自己的鎖，并且對于讀操作采用樂觀鎖機制，對于寫操作采用悲觀鎖機制。

ConcurrentHashMap機構

Java 8中的ConcurrentHashMap實現原理：

CAS操作和Synchronized

• Java 8中的ConcurrentHashMap使用CAS（Compare and Swap）操作來實現并發安全性。
• 使用CAS操作可以避免鎖的競爭和阻塞。
• Java 8中的ConcurrentHashMap還引入了一種稱為"紅黑樹"的新數據結構，用于優化存儲大量鍵值對的情況。

Node數組和紅黑樹：

• Java 8中的ConcurrentHashMap使用了類似HashMap的Node數組來存儲鍵值對。
• 當某個位置的鏈表長度超過一定閾值時，會將鏈表轉換為紅黑樹，以提高查找、插入和刪除操作的效率。
• 紅黑樹是一種平衡二叉樹，具有較快的查找和插入性能。

分段鎖的改進：

• Java 8中的ConcurrentHashMap取消了分段鎖機制，采用更細粒度的鎖來實現并發控制。
• ConcurrentHashMap的數據結構被分割成多個獨立的部分，每個部分維護自己的鎖。
• 通過細粒度的鎖機制，使得讀操作可以并發執行，提高了并發性能。

ConcurrentHashMap機構

總結：

Java 7中的ConcurrentHashMap：使用了分段鎖機制，存儲結構為數組+鏈表，鎖的粒度是基于段的，不支持動態擴容。

Java 8中的ConcurrentHashMap：使用CAS+Synchronized實現線程安全性，存儲結構為數組+鏈表/紅黑樹+鏈表，鎖的粒度更細，支持動態擴容，并引入了并發度的概念。

這些改進使Java 8的ConcurrentHashMap在并發性能、內存占用和可擴展性方面得到了顯著的提升，適用于高并發的多線程環境下的安全哈希表操作。