Java中ConcurrentHashMap是如何實(shí)現(xiàn)線程安全
ConcurrentHashMap是一個(gè)哈希表,支持檢索的全并發(fā)和更新的高預(yù)期并發(fā)。此類(lèi)遵循與 Hashtable 相同的功能規(guī)范,并包含 Hashtable 的所有方法。ConcurrentHashMap 位于 java.util.Concurrent 包中。
語(yǔ)法:
public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable
其中 K 指的是這個(gè)映射所維護(hù)的鍵的類(lèi)型,V 指的是映射值的類(lèi)型
ConcurrentHashmap 的需要:
- HashMap雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但不能用于多線程,因?yàn)樗皇蔷€程安全的。
- 盡管 Hashtable 被認(rèn)為是線程安全的,但它也有一些缺點(diǎn)。例如,Hashtable 需要鎖定才能讀取打開(kāi),即使它不影響對(duì)象。
- n HashMap,如果一個(gè)線程正在迭代一個(gè)對(duì)象,另一個(gè)線程試圖訪問(wèn)同一個(gè)對(duì)象,它會(huì)拋出 ConcurrentModificationException,而并發(fā) hashmap 不會(huì)拋出 ConcurrentModificationException。
如何使 ConcurrentHashMap 線程安全成為可能?
- java.util.Concurrent.ConcurrentHashMap類(lèi)通過(guò)將map劃分為segment來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全,不是整個(gè)對(duì)象需要鎖,而是一個(gè)segment,即一個(gè)線程需要一個(gè)segment的鎖。
- 在 ConcurrenHashap 中,讀操作不需要任何鎖。
示例 1:
import java.util.*; import java.util.concurrent.*; // 擴(kuò)展Thread類(lèi)的主類(lèi) class GFG extends Thread { // 創(chuàng)建靜態(tài) HashMap 類(lèi)對(duì)象 static HashMap m = new HashMap(); public void run() { // try 塊檢查異常 try { // 讓線程休眠 3 秒 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println("子線程更新映射"); m.put(103, "C"); } public static void main(String arg[]) throws InterruptedException { m.put(101, "A"); m.put(102, "B"); GFG t = new GFG(); t.start(); Set s1 = m.keySet(); Iterator itr = s1.iterator(); while (itr.hasNext()) { Integer I1 = (Integer)itr.next(); System.out.println( "主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:" + I1 + "..." + m.get(I1)); Thread.sleep(3000); } System.out.println(m); } }
輸出:
主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:101...A
子線程更新映射
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.base/java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1493)
at java.base/java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1516)
at Main.main(Main.java:30)
輸出說(shuō)明:
上述程序中使用的類(lèi)擴(kuò)展了 Thread 類(lèi)。讓我們看看控制流。所以,最初,上面的java程序包含一個(gè)線程。當(dāng)我們遇到語(yǔ)句 Main t= new Main() 時(shí),我們正在為擴(kuò)展 Thread 類(lèi)的類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。因此,每當(dāng)我們調(diào)用 t.start() 方法時(shí),子線程都會(huì)被激活并調(diào)用 run() 方法. 現(xiàn)在主線程開(kāi)始執(zhí)行,每當(dāng)子線程更新同一個(gè)地圖對(duì)象時(shí),都會(huì)拋出一個(gè)名為 ConcurrentModificationException 的異常。
現(xiàn)在讓我們使用 ConcurrentHashMap 來(lái)修改上面的程序,以解決上述程序在執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生的異常。
示例 2:
import java.util.*; import java.util.concurrent.*; class Main extends Thread { static ConcurrentHashMap<Integer, String> m = new ConcurrentHashMap<Integer, String>(); public void run() { try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println("子線程更新映射"); m.put(103, "C"); } public static void main(String arg[]) throws InterruptedException { m.put(101, "A"); m.put(102, "B"); Main t = new Main(); t.start(); Set<Integer> s1 = m.keySet(); Iterator<Integer> itr = s1.iterator(); while (itr.hasNext()) { Integer I1 = itr.next(); System.out.println( "主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:" + I1 + "..." + m.get(I1)); Thread.sleep(3000); } System.out.println(m); } }
輸出
主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:101...A
子線程更新映射
主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:102...B
主線程迭代映射和當(dāng)前條目是:103...C
{101=A, 102=B, 103=C}
輸出說(shuō)明:
上述程序中使用的 Class 擴(kuò)展了Thread 類(lèi)。讓我們看看控制流,所以我們知道在 ConcurrentHashMap 中,當(dāng)一個(gè)線程正在迭代時(shí),剩余的線程可以以安全的方式執(zhí)行任何修改。上述程序中主線程正在更新Map,同時(shí)子線程也在嘗試更新Map對(duì)象。本程序不會(huì)拋出 ConcurrentModificationException。
Hashtable、Hashmap、ConcurrentHashmap的區(qū)別
Hashtable | Hashmap | ConcurrentHashmap |
---|---|---|
我們將通過(guò)鎖定整個(gè)地圖對(duì)象來(lái)獲得線程安全。 | 它不是線程安全的。 | 我們將獲得線程安全,而無(wú)需使用段級(jí)鎖鎖定 Total Map 對(duì)象。 |
每個(gè)讀寫(xiě)操作都需要一個(gè)objectstotal 映射對(duì)象鎖。 | 它不需要鎖。 | 讀操作可以不加鎖執(zhí)行,寫(xiě)操作可以用段級(jí)鎖執(zhí)行。 |
一次只允許一個(gè)線程在地圖上操作(同步) | 不允許同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程。它會(huì)拋出異常 | 一次允許多個(gè)線程以安全的方式操作地圖對(duì)象 |
當(dāng)一個(gè)線程迭代 Map 對(duì)象時(shí),其他線程不允許修改映射,否則我們會(huì)得到 ConcurrentModificationException | 當(dāng)一個(gè)線程迭代 Map 對(duì)象時(shí),其他線程不允許修改映射,否則我們會(huì)得到 ConcurrentModificationException | 當(dāng)一個(gè)線程迭代 Map 對(duì)象時(shí),其他線程被允許修改地圖,我們不會(huì)得到 ConcurrentModificationException |
鍵和值都不允許為 Null | HashMap 允許一個(gè)空鍵和多個(gè)空值 | 鍵和值都不允許為 Null。 |
在 1.0 版本中引入 | 在 1.2 版本中引入 | 在 1.5 版本中引入 |
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