concurrenthashmap(ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全)

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ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全
Java 提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合框架内部,除了 Hashtable 等同步容器,还提供了所谓的同步包装器(Synchronized Wrapper),我们可以调用 Collections 工具类提供的包装方法,来获取一个同步的包装容器(如 Collections.synchronizedMap),但是它们都是利用非常粗粒度的同步方式,在高并发情况下,性能比较低下。
另外,更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类,它提供了:
各种并发容器,比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。
各种线程安全队列(Queue/Deque),如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。
各种有序容器的线程安全版本等。
具体保证线程安全的方式,包括有从简单的 synchronize 方式,到基于更加精细化的,比如基于分离锁实现的 ConcurrentHashMap 等并发实现等。具体选择要看开发的场景需求,总体来说,并发包内提供的容器通用场景,远优于早期的简单同步实现
hashmap和concurrenthashmap的区别
最大的区别就是concurrenthashmap是线程安全的,hashmap不是线程安全的。
为什么线程安全呢:
concurrenthashmap代码中可以看出,它引入了一个“分段锁”的概念,具体可以理解为把一个大的map拆分成n个小的hashtable,根据key.hashcode()来决定把key放到哪个hashtable中。
在concurrenthashmap中,就是把map分成了n个segment,put和get的时候,都是现根据key.hashcode()算出放到哪个segment中:
如何在java中使用ConcurrentHashMap
Java中ConcurrentHashMap的实现
CHM引入了分割,并提供了HashTable支持的所有的功能。在CHM中,支持多线程对Map做读操作,并且不需要任何的blocking。这得益于CHM将Map分割成了不同的部分,在执行更新操作时只锁住一部分。根据默认的并发级别(concurrency level),Map被分割成16个部分,并且由不同的锁控制。这意味着,同时最多可以有16个写线程操作Map。试想一下,由只能一个线程进入变成同时可由16个写线程同时进入(读线程几乎不受限制),性能的提升是显而易见的。但由于一些更新操作,如put(),remove(),putAll(),clear()只锁住操作的部分,所以在检索操作不能保证返回的是最新的结果。
另一个重要点是在迭代遍历CHM时,keySet返回的iterator是弱一致和fail-safe的,可能不会返回某些最近的改变,并且在遍历过程中,如果已经遍历的数组上的内容变化了,不会抛出ConcurrentModificationExceptoin的异常。
CHM默认的并发级别是16,但可以在创建CHM时通过构造函数改变。毫无疑问,并发级别代表着并发执行更新操作的数目,所以如果只有很少的线程会更新Map,那么建议设置一个低的并发级别。另外,CHM还使用了ReentrantLock来对segments加锁。

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