一些ConcurrentHashMap面試題

下面是我收集的一些面試題：

JDK1.8中的ConcurrentHashMap是如何保證線程安全的？

模板2：

1. 儲存Map數據的數組時被volatile關鍵字修飾，一旦被修改，其他線程就可見修改。因為是數組存儲，所以只有改變數組內存值是才會觸發volatile的可見性
2. 如果put操作時hash計算出的槽點內沒有值，采用自旋+CAS保證put一定成功，且不會覆蓋其他線程put的值
3. 如果put操作時節點正在擴容，即發現槽點為轉移節點，會等待擴容完成后再進行put操作，保證擴容時老數組不會變化
4. 對槽點進行操作時會鎖住槽點，保證只有當前線程能對槽點上的鏈表或紅黑樹進行操作
5. 紅黑樹旋轉時會鎖住根節點，保證旋轉時線程安全

2.JDK7和JDK8中的ConcurrentHashMap不同點。

3.擴容期間在未遷移到的hash桶插入數據會發生什么？

答：只要插入的位置擴容線程還未遷移到，就可以插入，當遷移到該插入的位置時，就會阻塞等待插入操作完成再繼續遷移 。

4.1 正在遷移的hash桶遇到 get 操作會發生什么？

答：在擴容過程期間形成的 hn 和 ln鏈 是使用的類似於復制引用的方式，也就是說 ln 和 hn 鏈是復制出來的，而非原來的鏈表遷移過去的，所以原來 hash 桶上的鏈表並沒有受到影響，因此如果當前節點有數據，還沒遷移完成，此時不影響讀，能夠正常進行。

如果當前鏈表已經遷移完成，那么頭節點會被設置成fwd節點，此時get線程會幫助擴容。

4.2 正在遷移的hash桶遇到 put/remove 操作會發生什么？

如果當前鏈表已經遷移完成，那么頭節點會被設置成fwd節點，此時寫線程會幫助擴容，如果擴容沒有完成，當前鏈表的頭節點會被鎖住，所以寫線程會被阻塞，直到擴容完成。

5.如果 lastRun 節點正好在一條全部都為高位或者全部都為低位的鏈表上，會不會形成死循環？

答：在數組長度為64之前會導致一直擴容，但是到了64或者以上后就會轉換為紅黑樹，因此不會一直死循環 。

6.擴容后 ln 和 hn 鏈不用經過 hash 取模運算，分別被直接放置在新數組的 i 和 n + i 的位置上，那么如何保證這種方式依舊可以用過 h & (n - 1) 正確算出 hash 桶的位置？

答：如果 fh & n-1 = i ，那么擴容之后的 hash 計算方法應該是 fh & 2n-1 。 因為 n 是 2 的冪次方數，所以 如果 n=16， n-1 就是 1111(二進制)， 那么 2n-1 就是 11111 (二進制) 。 其實 fh & 2n-1 和 fh & n-1 的值區別就在於多出來的那個 1 => fh & (10000) 這個就是兩個 hash 的區別所在 。而 10000 就是 n 。所以說 如果 fh 的第五 bit 不是 1 的話 fh & n = 0 => fh & 2n-1 == fh & n-1 = i 。 如果第5位是 1 的話 。fh & n = n => fh & 2n-1 = i+n 。

7.並發情況下，各線程中的數據可能不是最新的，那為什么 get 方法不需要加鎖？

答：get操作全程不需要加鎖是因為Node的成員val是用volatile修飾的，在多線程環境下線程A修改結點的val或者新增節點的時候是對線程B可見的。。

8.1 ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的區別?

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的區別主要體現在實現線程安全的方式上不同。
底層數據結構：
JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底層采用 分段的數組+鏈表 實現，JDK1.8 采用的數據結構跟HashMap1.8的結構一樣，數組+鏈表/紅黑二叉樹。Hashtable是采用 數組+鏈表 的形式。
實現線程安全的方式（重要）：

① 在JDK1.7的時候，ConcurrentHashMap（分段鎖） 對整個桶數組進行了分割分段(Segment)，每一把鎖只鎖容器其中一部分數據，多線程訪問容器里不同數據段的數據，就不會存在鎖競爭，提高並發訪問率。 到了 JDK1.8 的時候已經摒棄了Segment的概念，而是直接用 Node 數組+鏈表+紅黑樹的數據結構來實現，並發控制使用 synchronized 和 CAS 來操作。

② Hashtable(同一把鎖) :使用 synchronized 來保證線程安全，效率非常低下。當一個線程訪問同步方法時，其他線程也訪問同步方法，可能會進入阻塞或輪詢狀態，如使用 put 添加元素，另一個線程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，競爭會越來越激烈效率越低。

8.2 ConcurrentHashMap 和 HashMap 的相同點和不同點

相同之處：

都是數組 +鏈表+紅黑樹的數據結構（JDK8之后），所以基本操作的思想一致
都實現了Map接口，繼承了AbstractMap 操作類，所以方法大都相似，可以相互切換
不同之處：
ConcurrentHashMap 是線程安全的，多線程環境下，無需加鎖直接使用
ConcurrentHashMap 多了轉移節點，主要用戶保證擴容時的線程安全

9.擴容過程中，讀訪問能否訪問的到數據？怎么實現的？

可以的。當數組在擴容的時候，會對當前操作節點進行判斷，如果當前節點還沒有被設置成fwd節點，那就可以進行讀寫操作，如果該節點已經被處理了，那么當前線程也會加入到擴容的操作中去。

10.為什么超過沖突超過8才將鏈表轉為紅黑樹而不直接用紅黑樹?

默認使用鏈表， 鏈表占用的內存更小
正常情況下，想要達到沖突為8的幾率非常小，如果真的發生了轉為紅黑樹可以保證極端情況下的效率

11. ConcurrentHashMap 和HashMap的擴容有什么不同？

HashMap的擴容是創建一個新數組，將值直接放入新數組中，JDK7采用頭鏈接法，會出現死循環，JDK8采用尾鏈接法，不會造成死循環
ConcurrentHashMap 擴容是從數組隊尾開始拷貝，拷貝槽點時會鎖住槽點，拷貝完成后將槽點設置為轉移節點。所以槽點拷貝完成后將新數組賦值給容器

12. ConcurrentHashMap 是如何發現當前槽點正在擴容的？

ConcurrentHashMap 新增了一個節點類型，叫做轉移節點，當我們發現當前槽點是轉移節點時（轉移節點的 hash 值是 -1），即表示 Map 正在進行擴容.

13.描述一下 CAS 算法在 ConcurrentHashMap 中的應用

• CAS是一種樂觀鎖，在執行操作時會判斷內存中的值是否和准備修改前獲取的值相同，如果相同，把新值賦值給對象，否則賦值失敗，整個過程都是原子性操作，無線程安全問題
• ConcurrentHashMap 的put操作是結合自旋用到了CAS，如果hash計算出的位置的槽點值為空，就采用CAS+自旋進行賦值，如果賦值是檢查值為空，就賦值，如果不為空說明有其他線程先賦值了，放棄本次操作，進入下一輪循環

1、ConcurrentHashMap有哪些構造函數？

一共有五個，

2、ConcurrentHashMap使用什么技術來保證線程安全？

jdk1.7：Segment+HashEntry來進行實現的；

jdk1.8：放棄了Segment臃腫的設計，采用Node+CAS+Synchronized來保證線程安全；

3、ConcurrentHashMap的get方法是否要加鎖，為什么？

不需要，get方法采用了unsafe方法，來保證線程安全。

4、ConcurrentHashMap迭代器是強一致性還是弱一致性？HashMap呢？

弱一致性，hashmap強一直性。

ConcurrentHashMap可以支持在迭代過程中，向map添加新元素，而HashMap則拋出了ConcurrentModificationException，

因為HashMap包含一個修改計數器，當你調用他的next()方法來獲取下一個元素時，迭代器將會用到這個計數器。

5、ConcurrentHashMap1.7和1.8的區別：

jdk1.8的實現降低鎖的粒度，jdk1.7鎖的粒度是基於Segment的，包含多個HashEntry，而jdk1.8鎖的粒度就是Node

數據結構：jdk1.7 Segment+HashEntry；jdk1.8 數組+鏈表+紅黑樹+CAS+synchronized
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