这期内容当中小编将会给大家带来有关如何理解Java 容器中并发容器的源码分析，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。
如果没有特别说明，以下源码分析基于 JDK 1.8。
CopyOnWriteArrayList
1.读写分离
写操作在一个复制的数组上进行，读操作还是在原始数组中进行，读写分离，互不影响。
写操作需要加锁，防止并发写入时导致写入数据丢失。
写操作结束之后需要把原始数组指向新的复制数组。
public Boolean add(E e) {
//加锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// newElements 是一个复制的数组
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
newElements[len] = e;
// 写操作在一个复制的数组上进行
setArray(newElements);
return true;
}
finally {
lock.unlock();
}
}
final void setArray(Object[] a) {
array = a;
}@SuppressWarnings("unchecked")
private E get(Object[] a, int index) {
//读取操作仍然在原始的数组中
return (E) a[index];
}2.适用场景
CopyOnWriteArrayList 在写操作的同时允许读操作，大大提高了读操作的性能，很适合读多写少的应用场景。
CopyOnWriteArrayList 有其缺陷：
所以 CopyOnWriteArrayList 不适合内存敏感以及对实时性要求很高的场景。
二、ConcurrentHashMap
1. 存储结构
static final class HashEntry<K,V> {
final int hash;
final K key;
volatile V value;
volatile HashEntry<K,V> next;
}ConcurrentHashMap 和 HashMap 实现上类似，最主要的差别是 ConcurrentHashMap 采用了分段锁（Segment），每个分段锁维护着几个桶（HashEntry），多个线程可以同时访问不同分段锁上的桶， 从而使其并发度更高（并发度就是 Segment 的个数）。
Segment 继承自 ReentrantLock。
static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 2249069246763182397L;
static final int MAX_SCAN_RETRIES =
Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 1 ? 64 : 1;
transient volatile HashEntry<K,V>[] table;
transient int count;
transient int modCount;
transient int threshold;
final float loadFactor;
}final Segment<K,V>[] segments;
默认的并发级别为 16，也就是说默认创建 16 个 Segment。
static final int DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL = 16;
2. size 操作
每个 Segment 维护了一个 count 变量来统计该 Segment 中的键值对个数。
/**
* The number of elements. Accessed only either within locks
* or among other volatile reads that maintain visibility.
*/
transient int count;
在执行 size 操作时，需要遍历所有 Segment 然后把 count 累计起来。
ConcurrentHashMap 在执行 size 操作时先尝试不加锁，如果连续两次不加锁操作得到的结果一致，那么可以认为这个结果是正确的。
尝试次数使用 RETRIES_BEFORE_LOCK 定义，该值为 2，retries 初始值为 -1，因此尝试次数为 3。
如果尝试的次数超过 3 次，就需要对每个 Segment 加锁。
/**
* Number of unsynchronized retries in size and containsValue
* methods before resorting to locking. This is used to avoid
* unbounded retries if tables undergo continuous modification
* which would make it impossible to obtain an accurate result.
*/
static final int RETRIES_BEFORE_LOCK = 2;
public int size() {
// Try a few times to get accurate count. On failure due to
// continuous async changes in table, resort to locking.
final Segment<K,V>[] segments = this.segments;
int size;
Boolean overflow;
// true if size overflows 32 bits
long sum;
// sum of modCounts
long last = 0L;
// previous sum
int retries = -1;
// first iteration isn't retry
try {
for (;;) {
// 超过尝试次数，则对每个 Segment 加锁
if (retries++ == RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
ensureSegment(j).lock();
// force creation
}
sum = 0L;
size = 0;
overflow = false;
for (int j = 0; j < segments.length; ++j) {
Segment<K,V> seg = segmentAt(segments, j);
if (seg != null) {
sum += seg.modCount;
int c = seg.count;
if (c < 0 || (size += c) < 0)
overflow = true;
}
}
// 连续两次得到的结果一致，则认为这个结果是正确的
if (sum == last)
break;
last = sum;
}
}
finally {
if (retries > RETRIES_BEFORE_LOCK) {
for (int j = 0; j < segments.length; ++j)
segmentAt(segments, j).unlock();
}
}
return overflow ? Integer.MAX_VALUE : size;
}3. JDK 1.8 的改动
ConcurrentHashMap 取消了 Segment 分段锁。
JDK 1.8 使用 CAS 操作来支持更高的并发度，在 CAS 操作失败时使用内置锁 synchronized。
数据结构与HashMap 1.8 的结构类似，数组+链表 / 红黑二叉树（链表长度 > 8 时，转换为红黑树 ）。synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要 Hash 值不冲突，就不会产生并发。
4. JDK 1.8 中的 put 方法
①. hash 算法
static final int spread(int h) {
return (h ^ (h >>> 16)) & HASH_BITS;
}②. 定位索引位置
i = (n - 1) & hash
③. 获取 table 中对应索引的元素 f
f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash
// Unsafe.getObjectVolatile 获取 f
// 因为可以直接指定内存中的数据，保证了每次拿到的数据都是新的
static final <K,V> Node<K,V> tabAt(Node<K,V>[] tab, int i) {
return (Node<K,V>)U.getObjectVolatile(tab, ((long)i << ASHIFT) + ABASE);
}Copy to clipboardErrorCopied④. 如果 f 是 null，说明 table 中是第一次插入数据，利用
⑤. 其余情况把新的 Node 节点按链表或红黑树的方式插入到合适位置，这个过程采用内置锁实现并发。
5. 和 Hashtable 的区别
①. 底层数据结构：
②. 实现线程安全的方式
JDK1.7的ConcurrentHashMap（分段锁）对整个桶数组进行了分割分段(Segment)， 每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问度。 JDK 1.8 采用数组+链表/红黑二叉树的数据结构来实现，并发控制使用synchronized和CAS来操作。
Hashtable:使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。 当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态， 如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈。
上述就是小编为大家分享的如何理解Java 容器中并发容器的源码分析了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注天达云行业资讯频道。