Java并发容器源码10问

1. ConcurrentHashMap 1.7 和 1.8 有什么区别

1.7：分段锁（Segment）

staticfinalclass Segment<K,V>extendsReentrantLock{
transientvolatileHashEntry<K,V>[]table;
}

默认16个Segment，每个继承ReentrantLock，并发度固定16。

1.8：CAS + synchronized + 红黑树

finalVputVal(Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent){
for(Node<K,V>[]tab=table;;){
if(tab==null)tab=initTable();
elseif((f=tabAt(tab,i=(n-1)&hash))==null){
if(casTabAt(tab,i,null,newNode<>(...)))break;// CAS无锁插入
}elseif(fh==MOVED)tab=helpTransfer(tab,f);// 协助扩容
else{synchronized(f){/* 锁链表头节点 */}}
}
}

变化：粒度从Segment级细化为单bucket级；引入红黑树（≥8转树）；多线程协助扩容。

2. ThreadPoolExecutor 核心参数执行流程

publicThreadPoolExecutor(intcorePoolSize,intmaximumPoolSize,
longkeepAliveTime,TimeUnitunit,BlockingQueue<Runnable>workQueue,
RejectedExecutionHandlerhandler);

提交流程：

线程 < corePoolSize → 新建核心线程
线程 ≥ corePoolSize → 入队workQueue
队列满 & 线程 < maxPoolSize → 新建非核心线程
队列满 & 线程 ≥ maxPoolSize → 拒绝策略

四种策略：AbortPolicy（抛异常）、CallerRunsPolicy（提交线程自己跑）、DiscardPolicy（静默丢弃）、DiscardOldestPolicy（丢弃队首）。

3. ForkJoinPool 工作窃取原理

每个线程维护一个双端队列。自己的线程从队尾取（LIFO），空闲线程偷取队首（FIFO，偷大任务）。

finalvoidpush(ForkJoinTask<?>task){queue[top++]=task;}// 队尾入
finalForkJoinTask<?>pop(){returnqueue[--top];}// 队尾取
finalForkJoinTask<?>poll(){base++;returnqueue[base-1];}// 队首偷

push/pop无锁（仅操作top），poll需CAS竞争base。

4. ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue 区别

维度	ArrayBlockingQueue	LinkedBlockingQueue
锁	单锁（put/take同一把）	双锁（putLock + takeLock）
容量	固定，必须指定	默认Integer.MAX_VALUE
吞吐量	低（锁竞争）	高（生产消费并行）

5. SynchronousQueue 零容量原理

不存储元素，每个put必须等take，反之亦然。newCachedThreadPool 的工作队列即SynchronousQueue。内部有两种模式：TransferQueue（公平FIFO）和TransferStack（非公平LIFO）。

6. DelayQueue 延迟任务实现

优先级队列 + leader-follower模式：多个消费者等队首元素时，只有leader做精确awaitNanos(delay)，其他线程无限等待，避免惊群效应。

7. CopyOnWriteArrayList 读写分离

publicEget(intindex){returnelementAt(getArray(),index);}// 无锁读

publicbooleanadd(Ee){
synchronized(lock){// 写加锁
Object[]newArr=Arrays.copyOf(getArray(),len+1);// 复制
newArr[len]=e;
setArray(newArr);// volatile写
}
}

特点：读无锁、写复制整数组。弱一致性（读到过时数据）。适合读多写少。

8. ConcurrentLinkedQueue CAS无锁入队

publicbooleanoffer(Ee){
for(Node<E>t=tail,p=t;;){
Node<E>q=p.next;
if(q==null&&NEXT.compareAndSet(p,null,newNode)){
if(p!=t)TAIL.compareAndSet(t,p);// tail允许滞后
returntrue;
}
}
}

要点：tail允许滞后（减少CAS次数）；哨兵节点检测；size()需遍历链表，非O(1)。

9. shutdown() 与 shutdownNow() 区别

	shutdown()	shutdownNow()
状态	SHUTDOWN	STOP
队列任务	继续执行完	返回未执行列表
中断	仅空闲线程	所有线程

最佳实践：

pool.shutdown();
if(!pool.awaitTermination(60,TimeUnit.SECONDS))
pool.shutdownNow();

10. 总结速查

容器	核心机制	场景
ConcurrentHashMap	CAS+synchronized+红黑树	高并发Map
ThreadPoolExecutor	核心池+队列+拒绝	通用线程池
ForkJoinPool	工作窃取	分治计算
CopyOnWriteArrayList	写时复制	读多写少
DelayQueue	优先队列+leader-follower	延迟任务

参考：OpenJDK 21源码、Java Concurrency in Practice