ConcurrentHashMap和Hashtable的区别？

ConcurrentHashMap和Hashtable的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同。 底层数据结构：

• JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采用分段的数组+链表实现，JDK1.8采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。
• Hashtable和JDK1.8之前的HashMap的底层数据结构类似都是采用数组+链表的形式，数组是HashMap的主体，链表侧是主要为了解决哈希冲突而存在的；

实现线程安全的方式（重要）：

• 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分割分段(Segment,分段锁)，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，提高并发访问率。
• 到了JDK1.8的时候，ConcurrentHashMap已经摒弃了Segment的概念，而是直接用Node数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用synchronized和CAS来操作。(JDK1.6以后synchronized锁做了很多优化)整个看起来就像是优化过且线程安全的HashMap,虽然在JDK1.8中还能看到Segment的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；
• Hashtable(同一把锁)：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，竞争会越来越激烈效率越低。

ConcurrentHashMap JDK1.7实现的原理是什么？

首先将数据分为一段一段（这个"段”就是Segment)的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。

• Segment继承了ReentrantLock，所以Segment是一种可重入锁，扮演锁的角色。
• HashEntry用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的个数一旦初始化就不能改
• Segment数组的大小默认是16，也就是说默认可以同时支持16个线程并发写。
• Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个Segment包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素，每个Segment守护着一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的Segment的锁。也就是说，对同一Segment的并发写入会被阻塞，不同Segment的写入是可以并发执行的。

ConcurrentHashMap JDK1.8实现的原理是什么？

JDK1.8 ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用Node+CAS+synchronized来保证并发安全（CAS失败说明有并发就用synchronized）。

数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。

Java8在链表长度超过一定阈值(8)时将链表（寻址时间复杂度为O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为O(Iog(N))。

Java8中，锁粒度更细，synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，就不会影响其他Node的读写，效率大幅提升。

ConcurrentHashMap JDK1.7的实现和1.8的实现有什么区别

线程安全实现方式：

• JDK1.7采用Segment分段锁来保证安全，Segment是继承自ReentrantLock
• JDK1.8放弃了Segment分段锁的设计，采用Node+CAS+synchronized保证线程安全，锁粒度更细，synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点

Hāsh碰撞解决方法：

• JDK1.7采用拉链法
• JDK1.8采用拉链法结合红黑树（链表长度超过一定阈值时，将涟表转换为红黑树)

并发度：

• JDK1.7最大并发度是Segment的个数，默认是16
• JDK1.8最大并发度是Node数组的大小，并发度更大

JDK1.8中，ConcurrentHashmap的put过程是怎样的？

整体流程跟HashMap比较类似，大致是以下几步：

• 如果桶数组未初始化，则初始化：
• 如果待插入的元素所在的桶为空，则尝试把此元素直接插入到桶的第一个位置；
• 如果正在扩容，则当前线程一起加入到扩容的过程中；
• 如果待插入的元素所在的桶不为空且没在迁移元素，则锁住这个桶；
• 如果当前桶中元素以链表方式存储，则在链表中寻找该元素或者插入元素；
• 如果当前桶中元素以红黑树方式存储，则在红黑树中寻找该元素或者插入元素；
• 如果元素存在，则覆盖旧值；
• 如果元素不存在，整个Map的元素个数加1，并检查是否需要扩容。

ConcurrentHashMap的get方法是否要加锁，为什么？

不需要。get方法不涉及对变量的修改，所有会导致并发下可能出问题的原因就是读共享变量的可见性问题。

而ConcurrentHashMap中，对get方法中用到的共享变量都使用volatile关键字修饰，所以整个get方法不加锁也不会有问题。

ConcurrentHashMap默认初始容量是多少？

初始容量为16

ConCurrentHashmap的key,value是否可以为null?

不行。

如果key或者value为null会抛出空指针异常。（原因是因为没办法解决get返回值为null时的二义性问题，即没办法确定是存储的值本身为null，还是说值不存在)； 注意：HashMap允许使用null作为值和键。（因为HashMap只能单线程下使用，所以hashmap可以用containsKey来二次判断，排除二义性问题)

存储在ConcurrentHashmap中每个节点是什么样的，有哪些变量？

它是实现Map.Entry<K,V>接口。里面存放了hash，key，value，以及next节点。

它的value和next节点是用volatile进行修饰，可以保证多线程之间的可见性。

BlockingQueue阻塞队列

什么是BlockingQueue?

阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持阻塞的插入和移除操作的队列。

• 支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满
• 支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空

Java中的阻塞队列有哪些

• ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列
• LinkedBlockingQueue：一个由链表结构组成的阻塞队列。此队列创建时可以不指定容量大小，默认是Integer.MAX_VALUE，也就是无界的。但也可以指定队列大小，从而成为有界的。
• PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。默认情况下元素采取自然顺序升序排列。也可以自定义类实现compareTo()方法来指定元素排序规则。
• DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。队列使用PriorityQueue:来实现。队列中的元素必须实现Delayed接口，在创建元素时可以指定多久才能从队列中获取当前元素。只有在延迟期满时才能从队列中提取元素。（常用在缓存有效期，定时任务调度等场景）
• SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每一个put操作必须等待一个take操作，否则不能继续添加元素。队列本身并不存储任何元素，非常适合传递性场景。
• LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的单向无界阻塞队列。它设计了一种直接在生产者和消费者之间传输元素的机制，称为transfer'"。当生产者调用transfer(e)方法时，它会阻塞直到有一个消费者接收该元素。适用于需要高效地在生产者和消费者之间直接传输数据的场景，尤其是当生产者和消费者之间的速度大致匹配时
• LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。所谓双向队列指的是可以从队列的两端插入和移出元素。相比其他的阻塞队列，LinkedBlockingDeque多了addFirst、addLast、offer-First、offerLast、peekFirst和peekLasts等方法。双向阻塞队列可以运用在"工作窃取"模式中

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue有什么区别？

ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是Java并发包中常用的两种阻塞队列实现，它们都是线程安全的。不过，不过它们之间也存在下面这些区别：

• 底层实现：ArrayBlockingQueue基于数组实现，而LinkedBlockingQueue基于链表实现。
• 是否有界：ArrayBlockingQueue是有界队列，必须在创建时指定容量大小。LinkedBlockingQueue创建时可以不指定容量大小，默认是Integer.MAX_VALUE,也就是无界的。但也可以指定队列大小，从而成为有界的。
• 锁是否分离：ArrayBlockingQueuet中的锁是没有分离的，即生产和消费用的是同一个锁；LinkedBlockingQueue中的锁是分离的，即生产用的是putLock，消费是takeLock，这样可以防止生产者和消费者线程之间的锁争夺。
• 内存占用：ArrayBlockingQueue需要提前分配数组内存，而LinkedBlockingQueue则是动态分配链表节点内存。这意味着，ArrayBlockingQueue在创建时就会占用一定的内存空间，且往往申请的内存比实际所用的内存更大，而LinkedBlockingQueue则是根据元素的增加而逐渐占用内存空间。

如果队列是空的，消费者会一直等待，当生产者添加元素时，消费者是如何知道当前队列有元素的呢？

使用通知模式实现。

所谓通知模式：

• 当消费者从空的队列获取元素时会阻塞住消费者，此时如果生产者放了个元素进入队列，则需要通知阻塞住消费者当前有元素可取
• 同理当生产者往满的队列里添加元素时会阻塞住生产者，当消费者消费了一个队列中的元素后，会通知生产者当前队列可用
• 通过查看JDK源码发现部分阻塞队列使用了Condition来实现