分段锁概述

分段锁是一种通过缩小锁粒度来提高并发性能的锁设计策略，核心思想是将共享数据分割成多个独立的 “段（Segment）”，每个段单独配备一把锁。当线程操作某一段数据时，只需获取该段的锁，不会影响其他段的访问，从而允许多个线程同时操作不同的段，大幅降低锁竞争。

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经典应用

ConcurrentHashMap

JDK7 及之前版本的 ConcurrentHashMap，之后版本已废除，采用红黑树+synchronized

设计结构：JDK7 的 ConcurrentHashMap 由 多个 Segment 组成，每个 Segment 本质上是一个 “小 HashMap”（内部包含数组和链表），且每个 Segment 都继承了 ReentrantLock（可重入锁），因此每个 Segment 自身就是一把独立的锁。
关于 ReentrantLock 请查阅我关于锁的详细介绍的相关文档，这里就不多解释了

核心操作：
当往 ConcurrentHashMap 中插入数据时，步骤如下：

  • 根据 key 的哈希值计算出对应的 Segment 索引（确定要操作的段）；
  • 获取该 Segment 的锁（若其他线程正在操作此段，当前线程会阻塞等待锁释放）；
  • 在当前 Segment 内部执行具体的插入逻辑（和普通 HashMap 类似，如计算数组索引、处理哈希冲突等）；
  • 操作完成后，释放该 Segment 的锁。

关于 hashmap 的详细介绍，请查阅我在算法基础课第二章哈希表的内容

优缺点

优点：

  1. 高并发性能：相比 “全局锁”（如 Hashtable 用 synchronized 修饰方法，全表一把锁），分段锁将锁粒度从 “整个容器” 缩小到 “单个段”，大幅减少锁竞争，支持多线程并行操作不同段，吞吐量更高。
  2. 读写分离友好：读操作（如 get）无需加锁（依赖 volatile 保证可见性），仅写操作加锁，进一步提升读性能。