什么是ConcurrentHashMap？
????ConcurrentHashMap（Concurrent：并存的，同時(shí)發(fā)生的；）
????ConcurrentHashMap是Java中的一個(gè)線程安全的哈希表實(shí)現(xiàn)，它可以在多線程環(huán)境下高效地進(jìn)行并發(fā)操作。
為什么有ConcurrentHashMap？
????HashMap線程不安全，在多線程操作下可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂
和HashMap區(qū)別
示例代碼對(duì)比
????使用HashMap和ConcurrentHashMap分別實(shí)現(xiàn)以下需求。
????????用30個(gè)線程向?qū)嵗龅膍ap中插入key，value。每一次插入后，把map打印出來(lái)（for循環(huán)中sout）
????????key為for循環(huán)中的i值
????????value：使用UUID
public class HashMapUnsafeTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//演示HashMap
Map<String, String> map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
String key = String.valueOf(i);
new Thread(() -> {
//向集合添加內(nèi)容
map.put(key, UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
//從集合中獲取內(nèi)容
System.out.println(map);
}, "").start();
}
}
}
public class ConcurrentHashMapSafe {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//演示ConcurrentHashMap
Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
String key = String.valueOf(i);
new Thread(() -> {
//向集合添加內(nèi)容
map.put(key, UUID.randomUUID().toString().substring(0, 8));
//從集合中獲取內(nèi)容
System.out.println(map);
}, "").start();
}
}
}
????多個(gè)線程同時(shí)對(duì)同一個(gè)集合進(jìn)行增刪操作導(dǎo)致錯(cuò)誤
JDK7和JDK8中ConcurrentHashMap整體架構(gòu)的區(qū)別
JDK7中
JDK8中
使用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組、單向鏈表、紅黑樹
其中涉及到幾個(gè)核心的參數(shù)
// 最大容量，2^30
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 默認(rèn)長(zhǎng)度
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
//遺留問(wèn)題：為什么樹化條件是8而取消樹化條件卻是6呢？
// 鏈表樹化條件-是根據(jù)線程競(jìng)爭(zhēng)情況和紅黑樹的操作成本進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 取消樹化條件-為了避免過(guò)度的樹化，防止內(nèi)存占用過(guò)高。
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; //鏈表結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要存儲(chǔ)指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針，而不需要存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的值。因此，鏈表只需要存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的引用，占用較少的內(nèi)存空間。樹結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的值以及指向子節(jié)點(diǎn)的指針。
????核心為Hash表，存在Hash沖突問(wèn)題
????使用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式解決沖突，沖突較多時(shí)，導(dǎo)致鏈表過(guò)長(zhǎng)，查詢效率較低，在JDK1.8中引入紅黑樹機(jī)制；
????當(dāng)數(shù)組長(zhǎng)度大于64，且鏈表長(zhǎng)度大于等于8時(shí)，單項(xiàng)鏈表轉(zhuǎn)為紅黑樹
????當(dāng)鏈表長(zhǎng)度小于6時(shí)，紅黑樹會(huì)退化為單向鏈表
ConcurrentHashMap的基本功能
????本質(zhì)上是一個(gè)HashMap，功能和HashMap是一樣的
????但ConcurrentHashMap在HashMap基礎(chǔ)上提供了并發(fā)安全的實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)對(duì)node節(jié)點(diǎn)加鎖實(shí)現(xiàn)，來(lái)保證對(duì)數(shù)據(jù)更新的安全性
鎖粒度變小
在性能方面的優(yōu)化
????在JDK1.8中鎖的粒度是數(shù)組中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在JDK1.7中鎖定的是一個(gè)Segment，鎖的范圍更大
????保證線程安全機(jī)制：
????????JDK7采用segment的分段鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)線程安全，其中segment繼承自ReentrantLock。
????????JDK8采用CAS(讀)+Synchronized(寫)保證線程安全。
????鎖的粒度：原來(lái)是對(duì)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)操作的Segment加鎖，JDK8調(diào)整為對(duì)每個(gè)數(shù)組元素加鎖（Node）。
????鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹：定位結(jié)點(diǎn)的hash算法簡(jiǎn)化會(huì)帶來(lái)弊端，Hash沖突加劇，因此在鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)量大于8時(shí)，會(huì)將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹進(jìn)行存儲(chǔ)。
使用到的技術(shù)-CAS
概念說(shuō)明
CAS的全稱是：比較并交換（Compare And Swap）。在CAS中，有這樣三個(gè)值：
????V：要更新的變量(var)
????E：預(yù)期值(expected)
????N：新值(new)
比較并交換的過(guò)程如下：
????判斷V是否等于E，如果等于，將V的值設(shè)置為N；如果不等，說(shuō)明已經(jīng)有其它線程更新了V，則當(dāng)前線程放棄更新，什么都不做。
舉例說(shuō)明
????如果有一個(gè)多個(gè)線程共享的變量i原本等于5，我現(xiàn)在在線程A中，想把它設(shè)置為新的值6;
我們使用CAS來(lái)做這個(gè)事情；
????首先我們用i去與5對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它等于5，說(shuō)明沒(méi)有被其它線程改過(guò)，那我就把它設(shè)置為新的值6，此次CAS成功，i的值被設(shè)置成了6；
????如果不等于5，說(shuō)明i被其它線程改過(guò)了（比如現(xiàn)在i的值為2），那么我就什么也不做，此次CAS失敗，i的值仍然為2。
底層原理
????unsafe類——以下是類中涉及到的三個(gè)方法用來(lái)實(shí)現(xiàn)CAS效果的，這三個(gè)方法都是由native進(jìn)行修飾的。具體的實(shí)現(xiàn)是由C++寫的。
代碼演示
沒(méi)有使用CAS的代碼
package com.example.threadpool.CAS;
public class NoCASDemo {
private static int counter = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//線程一
Thread thread1= new Thread(() -> {
for (int i=0; i<10000;i++){
counter++;
}
});
//線程二
Thread thread2= new Thread(() -> {
for (int i=0; i<10000;i++){
counter++;
}
});
//執(zhí)行線程
thread1.start();
thread2.start();
//等待執(zhí)行完線程1和2
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("查看counter的總數(shù)"+counter);
}
}
使用CAS的代碼
package com.example.threadpool.CAS;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class CASDemo {
private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//線程一
Thread thread1= new Thread(() -> {
for (int i=0; i<10000;i++){
increment();
}
});
//線程二
Thread thread2= new Thread(() -> {
for (int i=0; i<10000;i++){
increment();
}
});
//執(zhí)行線程
thread1.start();
thread2.start();
//等待執(zhí)行完線程1和2
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("查看counter的總數(shù)"+counter.get());
}
public static void increment() {
int currentValue;
int newValue;
do {
//獲取counter對(duì)象的value值
currentValue = counter.get();
//將counter對(duì)象的value值加1
newValue = currentValue + 1;
} while (!counter.compareAndSet(currentValue, newValue));
}
}
總結(jié)
????總的來(lái)說(shuō)，ConcurrentHashMap是Java中線程安全的哈希表實(shí)現(xiàn)，它通過(guò)使用鎖分段技術(shù)來(lái)提供高效的并發(fā)性能。相比于Hashtable，ConcurrentHashMap在多線程環(huán)境下能夠更好地支持高并發(fā)讀寫操作。
????使用ConcurrentHashMap可以在多線程環(huán)境下安全地進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，而無(wú)需手動(dòng)加鎖。它通過(guò)將整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成多個(gè)段來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)性能的提升，不同的線程可以同時(shí)訪問(wèn)不同的段，從而減少了線程之間的競(jìng)爭(zhēng)。
????ConcurrentHashMap的設(shè)計(jì)考慮了線程安全和性能的平衡。它提供了一些有用的方法，如putIfAbsent()、replace()等，可以方便地進(jìn)行原子性的操作。此外，ConcurrentHashMap還支持遍歷操作，可以通過(guò)迭代器安全地遍歷其中的元素。
????需要注意的是，雖然ConcurrentHashMap是線程安全的，但并不保證對(duì)于單個(gè)操作的原子性。如果需要進(jìn)行復(fù)合操作，仍然需要額外的同步措施。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-632881.html
????總的來(lái)說(shuō)，ConcurrentHashMap是一個(gè)強(qiáng)大的線程安全的哈希表實(shí)現(xiàn)，適用于多線程環(huán)境下的高并發(fā)讀寫操作。它提供了高效的并發(fā)性能，可以提升系統(tǒng)的吞吐量和響應(yīng)速度。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-632881.html
到了這里，關(guān)于Java-多線程-深入理解ConcurrentHashMap的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
