ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版本，核心目标是在高并发下提供安全的读写，同时尽量避免阻塞。它的实现经历了两个关键阶段：JDK 1.7 用“分段锁”降低锁粒度，JDK 1.8 改为“CAS + synchronized 锁单个桶”，并发度更高。
一、在 JDK1.7 中的实现原理
实现原理采用分段锁（Segment）机制。将数据分为多个 Segment(默认16个)，每个 Segment 继承 ReentranLock，独立加锁。不同 Segment 可并发访问，提高了并发度。每个 Segment 内部维护一个 HashEntry 数组。
在 jdk1.7 中， ConcurrentHashMap 的结构如下：
HashEntry是ConcurrentHashMap的内部静态类，核心字段大致是：
static final class HashEntry<K,V> { final int hash; // key 的哈希值（final，不可变） final K key; // 键（final） volatile V value; // 值（volatile，保证可见性） volatile HashEntry<K,V> next; // 链表下一个节点（volatile） }一句话总结：ConcurrentHashMap是一个 Segment 数组；每个 Segment 继承 ReentrantLock 当锁用，内部又持有一个HashEntry[]数组；HashEntry是数组里的节点，用链表串起来真正存 key-value。
二、在 JDK1.8 中的实现原理
在 JDK1.8 中，实现原理废弃了分段锁，改用 CAS + synchronized。底层数据结构与 HashMap 一致（数组+链表+红黑树）。锁粒度细化到每个数据元素（桶），使用 synchronized 对链表头节点或树根节点加锁，同时利用 CAS 进行无锁操作。并发度更高，且引入红黑树优化链表查询性能。
桶为空时，CAS 插入：如果计算出的桶位置是空的，直接用
casTabAt（CAS 操作）把新节点放进去，不需要加锁。桶非空时，锁住头节点：如果桶里已经有元素，就用
synchronized锁住当前桶的头节点（f）。只要 hash 不冲突，线程操作的是不同的桶，就不会产生锁竞争。读操作基本无锁：
get方法通常不加锁，依靠Node中val和next的volatile语义来保证可见性。
JDK1.8 用锁单个桶头节点替代了锁整个段，并用CAS处理空桶插入，把锁的冲突概率降到了最低。
什么时候从链表变成红黑树？什么时候从红黑树退化为链表？
- 当链表长度 >= 8 且数组长度 >= 64 时，链表转为红黑树
- 当红黑树节点 <= 6 时，退化为链表。
三、补充知识
1、ReentranLock
ReentrantLock是 Java 在java.util.concurrent.locks包下提供的一个可重入的互斥锁，从 JDK 1.5 引入，用来替代synchronized的一部分场景。名字拆开就是两个关键词：Reentrant（可重入）+ Lock（锁）。
可重入是什么意思：
同一个线程可以多次获取同一把锁，不会把自己锁死。内部维护一个计数器：线程第一次lock()计数变 1，再次lock()变 2；每unlock()一次减 1，减到 0 才真正释放锁。
和 synchronized 的区别
| 维度 | synchronized | ReentrantLock |
|---|---|---|
| 层级 | JVM 关键字 | JDK 类（API 层） |
| 加锁/释放 | 自动（代码块结束自动释放） | 手动lock()/unlock()，必须finally释放 |
| 可重入 | 是 | 是 |
| 公平锁 | 不支持 | 支持（new ReentrantLock(true)） |
| 尝试加锁 | 不支持 | 支持tryLock()（可带超时，不阻塞或限时等待） |
| 可中断 | 不支持（等锁时不可中断） | 支持lockInterruptibly() |
| 条件变量 | 一个（wait/notify） | 多个Condition（newCondition()） |
| 锁状态查询 | 不能 | 能（isLocked()、getQueueLength()等） |
为什么 ConcurrentHashMap 1.7 的 Segment 要继承它
static final class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements SerializableSegment 需要“自己就是一把锁”的能力，而ReentrantLock正好提供：
lock()/unlock()加解锁；可重入——同一线程在 Segment 内部操作时可能重复加锁，可重入避免死锁；
比
synchronized更灵活（比如可尝试加锁、可查询状态）。
所以ConcurrentHashMap1.7 里，每个 Segmentextends ReentrantLock，直接获得锁的全部能力，锁对象就是 Segment 自己，加锁就是segment.lock()。
2、CAS
CAS（Compare-And-Swap，比较并交换）是一条CPU 指令级的原子操作，不是 Java 发明的。它做三件事，且这三件事整体原子、不可被打断：
期待值是调用方自己给。典型模式是“读 → 算 → CAS 重试”：
CAS(内存地址 V, 期望值 A, 新值 B):
if (V 当前值 == A) {
V = B;
return true; // 交换成功
} else {
return false; // 交换失败，V 不动
}
V：要操作的内存地址（变量）。
A：期望值，调用方认为 V 现在应该是多少。
B：想写进去的新值。
只有V 当前值 == A时才写入 B；否则什么都不做，返回失败。
3、synchronized
synchronized是 JVM 直接支持的关键字（不是类库），提供三件事：
互斥：同一时刻只有一个线程能持有锁、进入临界区。
可见性：线程释放锁前对共享变量的修改，会刷新到主存；下一个拿到锁的线程能看到这些修改（相当于自带
volatile的可见性语义）。可重入：同一线程可以多次获取同一把锁，不会把自己锁死。
4、红黑树
红黑树是带颜色规则的自平衡二叉搜索树：五条规则（尤其“不能红红相连”和“黑高相等”）保证树高始终 O(log n)，不会退化成链表；插入/删除靠变色 + 旋转修复，代价是常数次旋转，所以增删性能好，被TreeMap、HashMap/ConcurrentHashMap的桶广泛使用。
