关于ConcurrentHashMap,你必须知道的事

在现实开发中,不可避免地会碰到一些多线程并发访问的情况。为了解决这个问题,HashTable 和HashMap 先后诞生。

问题也随之而来,使用后发现HashTable 虽然能保证线程安全但是效率低下,而HashMap 虽然效率高于hashTable 但是是非线程安全的。这个很像一个鱼与熊掌的问题,真的不可兼得吗?

于是人们就考虑有没有一种及支持并发有能保证线程安全的方法。终于,在JDK1.5中,伟大的Doug Lea 给我们带来了concurrent 包,从此Map 也有安全的了,这就是ConcurrentHashMap。安全且高效,像一条长了熊掌的鱼。

为了更好的理解ConcurrentHashMap的优点,我们先了解下它的两个前辈HashTable 和HashMap。

HashMap:它根据键的hashCode值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历顺序却是不确定的。HashMap最多只允许一条记录的键为null,允许多条记录的值为nullHashMap非线程安全,即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap,可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全,可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力,或者使用ConcurrentHashMap。

《关于ConcurrentHashMap,你必须知道的事》

在hashmap 做put 操作的时候,假如A线程和B线程同时对同一个数组位置调用addEntry,两个线程会同时得到现在的头结点,然后A写入新的头结点之后,B也写入新的头结点,那B的写入操作就会覆盖A的写入操作造成A的写入操作丢失。同理,当多线程对同一数组位置进行remove操作时也会产生覆盖。

因此如果不进行额外的外同步操作,HashMap 是非线程安全的。样必然导致效率低下,而且竞争越激烈,效率越低下。

Hashtable:Hashtable是遗留类,很多映射的常用功能与HashMap类似,不同的是它承自Dictionary类,并且是线程安全的,任一时间只有一个线程能写Hashtable并发性不如ConcurrentHashMap,因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。Hashtable不建议在新代码中使用,不需要线程安全的场合可以用HashMap替换,需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。

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HashTable 只有一把锁,当一个线程访问HashTable的同步方法时,会将整张table 锁住,当其他线程也想访问HashTable 同步方法时,就会进入阻塞或轮询状态。也就是确保同一时间只有一个线程对同步方法的占用,避免多个线程同时对数据的修改,确保线程的安全性。

但HashTable 对get,put,remove 方法都使用了同步操作,这就造成如果两个线程都只想使用get 方法去读取数据时,因为一个线程先到进行了锁操作,另一个线程就不得不等待,这样必然导致效率低下,而且竞争越激烈,效率越低下。

并发又安全的ConcurrentHashMap

ConcourrentHashMap 保证线程安全的方法是:分段锁技术

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如上图,在hashMap 的基础上,ConcurrentHashMap 将数据分为多个segment(默认16个),然后每次操作对一个segment 加锁,HashTable 在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因是,由于所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁,而ConcurrentHashMap 将数据分到多个segment 中(默认16,也可在申明时自己设置,不过一旦设定就不能更改,扩容都是扩充各个segment 的容量),每个segment 都有一个自己的锁,只要多个线程访问的不是同一个segment 就没有锁争用,就没有堵塞,也就是允许16个线程并发的更新而尽量没有锁争用。

ConcurrentHashMap 的segment 就类似一个HashTable,但比HashTable 更加优化,前面说过HashTable对get,put,remove 方法都会使用锁,而ConcurrnetHashMap 中get 方法是不涉及到锁的

在并发读取时,除了key 对应的value 为null 外,并没有用到锁,所以对于读操作无论多少线程并发都是安全高效的。

举个日常生活中的例子(背景是你在网上订好了一家旅店,然后拿着材料来入住,map就相当于这个旅店,你就相当于是操作map的线程):上边这家旅店(Collections.synchronizedMap)只有一个前台,所有人要登记入住都得在前台办理手续,如果只有你一个人,那么你可以马上入住,如果有一群人,那你就得等着,这样效率不高。而ConcurrentHashMap在每层都有一个前台,你根据你的楼层号(哈希值)去相应的楼层办理入住手续,这样就减少排队等待的概率及时间。

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    原文作者:Java技术
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/1a01d15df3f0
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