0

0

Java怎么实现分段锁 Java ConcurrentHashMap原理分析【源码】

幻夢星雲

幻夢星雲

发布时间:2026-03-05 08:59:06

|

277人浏览过

|

来源于php中文网

原创

jdk 8 的 concurrenthashmap 已移除分段锁(segment),改用 synchronized 锁首节点 + cas + 红黑树;segment 仅存在于 jdk 7 及更早版本,其 16 段设计存在负载不均、size() 不准、扩容粗粒度等问题。

java怎么实现分段锁 java concurrenthashmap原理分析【源码】

ConcurrentHashMap 的分段锁在 JDK 8 中已经不存在了

Java 8 的 ConcurrentHashMap 彻底移除了分段锁(Segment)机制,改用 synchronized + CAS + 红黑树的组合方案。如果你在源码里还搜 Segment 类,它只存在于 JDK 7 及更早版本——JDK 8 起这个类已被删除。

所以,别再试图“复刻 JDK 7 的分段锁”来解决并发问题,那套设计在现代 JVM 上反而成了性能瓶颈和理解负担。

JDK 7 的 Segment 分段锁是怎么工作的

它把整个哈希表切分成 16 个(默认)独立的 Segment,每个 Segment 是一个可重入锁保护的 HashEntry 数组。写操作只锁住对应 key 的 Segment,理论上支持最多 16 个线程并发写不同段。

  • put() 先通过 hash & (ssize - 1) 定位到具体 Segment,再加锁操作其内部数组
  • size() 需要尝试两次无锁统计,失败后才逐个锁住所有 Segment —— 这是它最常被吐槽的“不精确又慢”的地方
  • 扩容是单个 Segment 自行完成的,但锁粒度仍比 JDK 8 的 Node 级别粗得多

JDK 8 怎么做到比分段锁还快

核心是把锁进一步下放到桶(Node)级别,并用 synchronized 锁住首节点,配合 CAS 做无锁插入。当链表长度 ≥ 8 且 table 长度 ≥ 64 时,会转为红黑树,避免哈希碰撞导致的遍历退化。

Litero
Litero

AI co-writer for students

下载

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

关键点:

  • 定位桶用 (n - 1) & hash,和 HashMap 一致;锁对象是该桶的 first 节点(Node 实例),不是全局或段级对象
  • putVal() 中,先无锁 CAS 尝试插入头结点;失败再加锁重试,避免多数场景下进入临界区
  • 扩容时多个线程可协作迁移(transfer()),每个线程负责一部分桶,不需要锁整个 table 或 segment
  • TreeBin 是红黑树的包装节点,它自己才是锁对象 —— 所以树操作也是细粒度的

如果真要手写分段锁,注意这几点

除非你在维护遗留系统或做教学演示,否则不建议手动实现。但若必须写,要注意:

  • 分段数不宜硬编码为 16:应根据预期并发数和 CPU 核心数权衡,比如 Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2
  • 每个段的锁不能是 new Object() 后长期持有,得确保哈希分布均匀,否则会出现“热点段”——某个 Segment 被频繁争用,其他段空闲
  • 段内仍需处理链表/树的并发安全,不能只靠段锁就认为内部结构天然线程安全
  • JVM 对 synchronized 的优化(偏向锁、轻量锁、锁膨胀)在段锁场景下效果有限,因为锁对象太多,容易快速升级为重量级锁

真正难的从来不是“怎么分段”,而是“怎么让段之间负载均衡 + 扩容时不阻塞 + 迭代时不出现 ConcurrentModificationException”。JDK 8 的方案之所以胜出,是因为它把锁、CAS、结构演进全揉进了同一个原子操作路径里,而不是靠切分来掩盖复杂性。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

743

2023.08.10

Rust内存安全机制与所有权模型深度实践
Rust内存安全机制与所有权模型深度实践

本专题围绕 Rust 语言核心特性展开,深入讲解所有权机制、借用规则、生命周期管理以及智能指针等关键概念。通过系统级开发案例,分析内存安全保障原理与零成本抽象优势,并结合并发场景讲解 Send 与 Sync 特性实现机制。帮助开发者真正理解 Rust 的设计哲学,掌握在高性能与安全性并重场景中的工程实践能力。

2

2026.03.05

PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践
PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践

本专题围绕 PHP 在现代 Web 后端开发中的高性能实践展开,重点讲解基于 Laravel 框架构建可扩展 API 服务的核心方法。内容涵盖路由与中间件机制、服务容器与依赖注入、接口版本管理、缓存策略设计以及队列异步处理方案。同时结合高并发场景,深入分析性能瓶颈定位与优化思路,帮助开发者构建稳定、高效、易维护的 PHP 后端服务体系。

58

2026.03.04

AI安装教程大全
AI安装教程大全

2026最全AI工具安装教程专题:包含各版本AI绘图、AI视频、智能办公软件的本地化部署手册。全篇零基础友好,附带最新模型下载地址、一键安装脚本及常见报错修复方案。每日更新,收藏这一篇就够了,让AI安装不再报错!

30

2026.03.04

Swift iOS架构设计与MVVM模式实战
Swift iOS架构设计与MVVM模式实战

本专题聚焦 Swift 在 iOS 应用架构设计中的实践,系统讲解 MVVM 模式的核心思想、数据绑定机制、模块拆分策略以及组件化开发方法。内容涵盖网络层封装、状态管理、依赖注入与性能优化技巧。通过完整项目案例,帮助开发者构建结构清晰、可维护性强的 iOS 应用架构体系。

59

2026.03.03

C++高性能网络编程与Reactor模型实践
C++高性能网络编程与Reactor模型实践

本专题围绕 C++ 在高性能网络服务开发中的应用展开,深入讲解 Socket 编程、多路复用机制、Reactor 模型设计原理以及线程池协作策略。内容涵盖 epoll 实现机制、内存管理优化、连接管理策略与高并发场景下的性能调优方法。通过构建高并发网络服务器实战案例,帮助开发者掌握 C++ 在底层系统与网络通信领域的核心技术。

25

2026.03.03

Golang 测试体系与代码质量保障:工程级可靠性建设
Golang 测试体系与代码质量保障:工程级可靠性建设

Go语言测试体系与代码质量保障聚焦于构建工程级可靠性系统。本专题深入解析Go的测试工具链(如go test)、单元测试、集成测试及端到端测试实践,结合代码覆盖率分析、静态代码扫描(如go vet)和动态分析工具,建立全链路质量监控机制。通过自动化测试框架、持续集成(CI)流水线配置及代码审查规范,实现测试用例管理、缺陷追踪与质量门禁控制,确保代码健壮性与可维护性,为高可靠性工程系统提供质量保障。

79

2026.02.28

Golang 工程化架构设计:可维护与可演进系统构建
Golang 工程化架构设计:可维护与可演进系统构建

Go语言工程化架构设计专注于构建高可维护性、可演进的企业级系统。本专题深入探讨Go项目的目录结构设计、模块划分、依赖管理等核心架构原则,涵盖微服务架构、领域驱动设计(DDD)在Go中的实践应用。通过实战案例解析接口抽象、错误处理、配置管理、日志监控等关键工程化技术,帮助开发者掌握构建稳定、可扩展Go应用的最佳实践方法。

61

2026.02.28

Golang 性能分析与运行时机制:构建高性能程序
Golang 性能分析与运行时机制:构建高性能程序

Go语言以其高效的并发模型和优异的性能表现广泛应用于高并发、高性能场景。其运行时机制包括 Goroutine 调度、内存管理、垃圾回收等方面,深入理解这些机制有助于编写更高效稳定的程序。本专题将系统讲解 Golang 的性能分析工具使用、常见性能瓶颈定位及优化策略,并结合实际案例剖析 Go 程序的运行时行为,帮助开发者掌握构建高性能应用的关键技能。

50

2026.02.28

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 4.1万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 10.7万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 77.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号