JavaEE进阶(3)——多线程下使用哈希表

本文旨在总结 HashTable, HashMap, ConcurrentHashMap 之间的区别

HashMap本身不是线程安全的

在多线程环境下使用哈希表可以使用：

• HashTable
• ConcurrentHashMap

1.HashTable

只需要给各种public方法 加上synchronized 关键字

相当于直接针对HashTable 对象本身加锁

1. 如果多线程访问两个不同元素，都会引起锁竞争
2. size属性也是通过synchronized 来控制同步 比较缓慢
3. 一旦触发扩容，就由该线程完成整个扩容过程，此过程会涉及到大量的数据拷贝，效率很低 

一个HashTable 只有一把锁

两个线程访问Hashtable中的任意数据 都会出现锁竞争

2.ConcurrentHashMap

相比于HashTable 做出一系列优化和改进（此处以 JDK1.8为例）

• 读操作没有加锁——使用volatile 保证从内存读取结果
• 写操作加锁——使用synchronized “锁桶”方式  以每个链表的头结点 作为锁对象 大幅降低锁冲突的频率（实际开发中，同一时刻 多个线程访问同一个链表的可能性比较低）
• 对size属性 使用原子类
• 优化扩容方式——化整为零：
  • 发现需要扩容，创建一个新数组，同时搬运几个元素过去
  • 扩容期间，新老数组同时存在
  • 后续每个操作ConcurrentHashMap 的线程，都会参与搬运，每次搬运一小部分元素
  • 搬完最后一个元素后  删去旧数组
  • 此期间，插入只往新数组加
  • 此期间，查找需要同时查新数组和老数组
  • 确保每个操作的加锁时间不要太长

ConcurrentHashMap每个哈希桶 都有一把琐

只有两个线程访问的恰好是同一个哈希桶上的数据 才会出现锁冲突

3.相关重要概念

3.1ConcurrentHashMap的读是否要加锁，为什么?

读操作没有加锁，这样可以降低锁冲突的频率，同时为了保证读到刚修改的数据，使用volatile关键字

3.2锁分段技术

锁分段技术是JDK1.7采用的技术 

将若干哈希桶 分为一段 给每一段加锁

其目的也是降低锁冲突的频率

当两个线程访问的数据恰好在一个段上的时候，才触发锁竞争

3.3ConcurrentHashMap在jdk1.8做了哪些优化？

取消使用分段锁，直接给每个哈希桶(链表)分配了一个锁 

将原来 数组+链表 的实现方式改进成 => 数组+链表/ 红黑树 

当链表较长(元素个数大于8个) 就转换成 红黑树

4.Hashtable和HashMap、ConcurrentHashMap之间的区别?

• HashMap ：线程不安全 ，key可以是null
• HashTable ：线程安全 使用synchronized 锁 HashTable对象 效率较低，key不允许为null
• ConcunrrentHashMap：线程安全 使用synchronized 锁每个链表头结点 锁冲突概率低 使用原子类，优化扩容方式，key不允许为null