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详解并发容器中的分片扫描技术_ConcurrentHashMap迭代时的安全处理

P粉602998670

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发布时间:2026-02-19 08:45:26

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来源于php中文网

原创

concurrenthashmap迭代器不抛concurrentmodificationexception,因其采用弱一致性快照遍历而非modcount检测;foreach是并行分段扫描,iterator是单线程弱一致遍历;需原子复合操作时应手动分段扫描或用原子方法。

详解并发容器中的分片扫描技术_concurrenthashmap迭代时的安全处理

ConcurrentHashMap 迭代器为什么不会抛 ConcurrentModificationException

因为它的迭代器是弱一致性的,不依赖 modCount 机制做修改检测,而是基于创建瞬间的内部结构快照进行遍历。这和 HashMapArrayList 的 fail-fast 设计完全不同。

  • 迭代开始时,Traverser 会按 Segment(JDK7)或 table 桶数组(JDK8+)分段扫描,每个段只读取当前可见的节点链/树
  • 遍历时其他线程对同一桶的 put/remove 不会影响当前迭代流程——新节点可能被跳过,已删除节点可能仍被访问到
  • 没有全局锁、也不检查版本号,所以绝不会因并发修改而中断或抛出 ConcurrentModificationException

forEach(BiConsumer) 和 entrySet().iterator() 的行为差异在哪

两者都“能用”,但底层逻辑和适用场景完全不同:前者是并行分段扫描,后者是单线程弱一致性遍历。

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  • forEach() 底层调用 Traverser 并发分片处理,适合只读聚合(如统计、日志打印),但不能在 lambda 中调用 computeIfAbsentremove 等写操作,否则可能触发 IllegalStateException
  • entrySet().iterator() 返回的是传统迭代器,虽不抛异常,但遍历中若其他线程修改了正在访问的桶,该次迭代仍用旧引用,不会重试或刷新
  • 二者都不保证看到最新状态;如果业务要求“必须看到所有刚插入的元素”,就得换方案——比如先 keySet().toArray() 再逐个 get,或改用外部同步

什么时候该放弃迭代器,改用 mappingCount() + 手动分段扫描

当你要在遍历中做原子性复合操作(比如“查 key → 删 key → 记录日志”),又不想锁整个 map 时,标准迭代器就力不从心了。

  • size() 有误差、mappingCount() 更准但仍是估算值,不能当判断依据;真正需要精确控制遍历粒度时,得自己按桶索引分段走
  • JDK8+ 可用 newKeySet().spliterator() 或直接操作 table 数组(不推荐),但更稳妥的是用 forEach 配合 computeIfPresentreplaceAll 这类原子方法
  • 典型踩坑:用 for (Entry<k> e : map.entrySet())</k>map.remove(e.getKey()) —— 这不是线程安全的删除,只是删掉了当前线程看到的副本,别的线程可能还在用这个 key 做计算

computeIfAbsent 在并发遍历中重复初始化的真相

它不是 bug,是设计使然:两次 get + 一次加锁内检查之间存在竞态窗口,多个线程可能同时进入 mappingFunction。

  • 现象:map.computeIfAbsent(key, k -> new ExpensiveObject(k)) 可能创建多个实例,尤其在高并发首次访问时
  • 原因:第一次 get 未命中 → 加锁 → 再次 get 仍未命中 → 执行函数 → 插入;但两个线程几乎同时通过第一次检查,就会各自执行构造逻辑
  • 解法不是加锁,而是让 mappingFunction 幂等:比如返回 FutureTask 缓存(JDK9+ 推荐)、或用 putIfAbsent + 初始化后置校验
分片扫描的本质,是用“状态滞后”换“吞吐提升”。你越想确保每次遍历都反映最新全量数据,就越接近用 Collections.synchronizedMap 那种全局锁模式——这不是 ConcurrentHashMap 的设计目标。

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