经典面试题：为啥 ConcurrentHashMap 读操作不需要加锁？

我们知道，ConcurrentHashmap(1.8)这个并发集合框架是线程安全的，当你看到源码的get操作时，会发现get操作全程是没有加任何锁的，这也是这篇博文讨论的问题——为什么它不需要加锁呢?

　　ConcurrentHashMap的简介

　　JDK1.8的实现降低锁的粒度，JDK1.7版本锁的粒度是基于Segment的，包含多个HashEntry，而JDK1.8锁的粒度就是HashEntry(首节点)

　　JDK1.8版本的数据结构变得更加简单，使得操作也更加清晰流畅，因为已经使用synchronized来进行同步，所以不需要分段锁的概念，也就不需要Segment这种数据结构了，由于粒度的降低，实现的复杂度也增加了

　　JDK1.8使用红黑树来优化链表，基于长度很长的链表的遍历是一个很漫长的过程，而红黑树的遍历效率是很快的，代替一定阈值的链表，这样形成一个最佳拍档

　　et操作源码

　　首先计算hash值，定位到该table索引位置，如果是首节点符合就返回

　　如果遇到扩容的时候，会调用标志正在扩容节点ForwardingNode的find方法，查找该节点，匹配就返回

　　以上都不符合的话，就往下遍历节点，匹配就返回，否则最后就返回null

volatile登场

　　对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性、有序性。但不保证原子性。

　　普通的共享变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。

　　volatile关键字对于基本类型的修改可以在随后对多个线程的读保持一致，但是对于引用类型如数组，实体bean，仅仅保证引用的可见性，但并不保证引用内容的可见性。

　　禁止进行指令重排序。

　　背景：为了提高处理速度，处理器不直接和内存进行通信，而是先将系统内存的数据读到内部缓存(L1，L2或其他)后再进行操作，但操作完不知道何时会写到内存。

　　如果对声明了volatile的变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是，就算写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，再执行计算操作就会有问题。

　　在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，当某个CPU在写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，则会通知其他CPU告知该变量的缓存行是无效的，因此其他CPU在读取该变量时，发现其无效会重新从主存中加载数据。

总结下来：

　　第一：使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存;

　　第二：使用volatile关键字的话，当线程2进行修改时，会导致线程1的工作内存中缓存变量的缓存行无效(反映到硬件层的话，就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);

　　第三：由于线程1的工作内存中缓存变量的缓存行无效，所以线程1再次读取变量的值时会去主存读取。

　　是加在数组上的volatile吗?

　　我们知道volatile可以修饰数组的，只是意思和它表面上看起来的样子不同。举个栗子，volatile int array[10]是指array的地址是volatile的而不是数组元素的值是volatile的.

　　用volatile修饰的Node

　　get操作可以无锁是由于Node的元素val和指针next是用volatile修饰的，在多线程环境下线程A修改结点的val或者新增节点的时候是对线程B可见的。

　　其实就是为了使得Node数组在扩容的时候对其他线程具有可见性而加的volatile

　　总结

　　在1.8中ConcurrentHashMap的get操作全程不需要加锁，这也是它比其他并发集合比如hashtable、用Collections.synchronizedMap()包装的hashmap;安全效率高的原因之一。

　　get操作全程不需要加锁是因为Node的成员val是用volatile修饰的和数组用volatile修饰没有关系。

　　数组用volatile修饰主要是保证在数组扩容的时候保证可见性。

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