ConcurrentHashMap的使用

news2024/9/24 21:29:16

ConcurrentHashMap概述

ConcurrentHashMap是Java 并发包（java.util.concurrent）中提供的一个线程安全且高效的哈希表实现，用于在并发环境中存储键值对，它允许在多个线程之间安全地共享和修改数据，使得开发者无需显式同步代码就能在并发环境下安全使用。与同样是线程安全的哈希表HashTable相比，ConcurrentHashMap具有更高的并发效率。

ConcurrentHashMap的实现

Java7中的实现

在 Java7中，ConcurrentHashMap使用了分段锁（Segment）的技术来实现并发访问的安全性。这个设计思想是将整个ConcurrentHashMap分成若干个Segment（默认为16），每个Segment相当于一个小型的哈希表，拥有自己的锁。这样，在进行put操作时，只需要锁定当前操作Segment而不是整个 Map，多个线程就能同时操作不同的段，在并发环境下将实现更高的吞吐量，而在单线程环境下只损失非常小的性能。Segment使用可重入锁ReentrantLock实现。

Java8中的实现

在 Java8中对ConcurrentHashMap进行了重大改进，具体包括进一步细化了锁粒度，摒弃了原有的分段锁的设计，转而采用了CAS+synchronized的同步方式，锁住的不再是一个段，而是某个节点，即只有HashCode相同的元素才可能阻塞，进一步提高了并发性能。与HashMap一样，Java8中ConcurrentHashMap底层数据结构也由数组+链表改为了数组+链表+红黑树。至于引入红黑树的理由我想和HashMap是一样的。之前写了一篇关于HashMap文章有详细介绍，请参考：【Java集合】HashMap

示例代码

ConcurrentHashMap使用增强for循环或forEach遍历集合时可以删除元素，而不像HashMap、ArrayList等其它集合需要使用迭代器。遍历集合时删除元素问题

public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> conMap = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            conMap.put("key"+i, i);
        }

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : conMap.entrySet()) {
            int v = entry.getValue();
            if (v < 5) {
                conMap.remove(entry.getKey());
            }
        }
        System.out.println(conMap);
    }
//输出
{key5=5, key6=6, key9=9, key7=7, key8=8}

一个线程对ConcurrentHashMap执行插入，另一个线程可以实时读取，ConcurrentHashMap保证了线程之间的安全性和可见性。

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> conMap = new ConcurrentHashMap<>();
    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            conMap.put("key"+i, i);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });

    Thread thread2 = new Thread(() -> {
        while (true){
            System.out.println("size="+conMap.size());
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    });

    thread1.start();
    thread2.start();
}
//输出
size=0
size=1
size=2
size=3
size=4
size=5
size=6
size=7
size=8
size=9
size=10
size=10
size=10
...