ConCurrentHashMap

本文探讨了Java中ReentrantLock分段锁的原理以及CAS(CompareandSwap)在ConcurrentHashMap中的使用,同时介绍了Synchronized的锁升级策略以优化性能。作者通过Unsafe类的底层实现解释了这些并发控制机制的工作方式。

jdk1.7 ReentrantLock 分段锁

jdk1.8 CAS+Synchronized

  1. CAS: compare and swap

① CAS如何保证内部的线程安全?你可以把CAS的过程理解为原子操作,在硬件底层保证了其内部指令执行的连续性。jdk内部实现是通过Unsafe类提供的API来实现的,Unsafe类可以 像C语言的指针一样直接操作内存,并且只允许jdk自带的类使用(JUC紧密的使用了Unsafe类)。      

② ConcurrentHashMap 哪里用到了CAS?往往会用CAS来修改一些属性。例如,ConcurrentHashMap采用懒加载的方式,当第一次插入时才会初始化table,如果当前index下为null,此时就会采用CAS的方式去插入(比如多个线程同时监测到当前index下为null,就会都尝试插入)

        2. Synchronized

① Synchronized后续的锁升级策略,使得性能更优

源码

public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
    implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 7249069246763182397L;

静态成员

  • 节点Node类,注意和HashMap的不同,val和next用volatile修饰
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        volatile V val;
        volatile Node<K,V> next;

### ConcurrentHashMap 使用指南 ConcurrentHashMapJava 提供的一种线程安全的 Map 实现,专为高并发环境设计。相比传统的 HashMap 和 Hashtable,它在多线程访问时表现出更高的性能和安全性。通过分段锁机制与 CAS(Compare and Swap)操作,ConcurrentHashMap 能够支持多个线程同时读写而无需全局加锁。 #### 线程安全特性 ConcurrentHashMap 的线程安全特性来源于其内部实现机制。不同于 Hashtable 使用的 synchronized 方法进行全局加锁,ConcurrentHashMap 在 JDK 1.7 及之前版本中采用 **分段锁(Segment Locking)** 技术[^3]。每个 Segment 相当于一个独立的 HashTable,允许多个线程同时访问不同的 Segment,从而减少锁竞争,提高并发性能。 在 JDK 1.8 中,ConcurrentHashMap 进一步优化了其实现,使用 **桶锁(Bucket-level Locking)** 和 **红黑树结构** 来提升性能。此时,锁的粒度更细,仅对当前操作的桶进行加锁,进一步提高了并发能力[^5]。 #### 常用方法与并发操作 ConcurrentHashMap 提供了一系列线程安全的操作方法,例如: - `putIfAbsent(K key, V value)`:只有当指定键不存在或映射值为 null 时才插入键值对。 - `computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)`:如果键存在,则根据提供的函数重新计算该键的值。 - `compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)`:无论键是否存在,都尝试重新计算其映射值。 - `forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)`:对每个键值对执行指定操作。 这些方法可以在不使用外部同步的情况下安全地用于多线程环境中[^2]。 #### 示例代码 以下是一个简单的示例,展示如何在 Spring Boot 应用中使用 ConcurrentHashMap 管理共享数据: ```java import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; public class UserService { private final ConcurrentHashMap<String, Integer> userCountMap = new ConcurrentHashMap<>(); public void incrementUserCount(String department) { userCountMap.compute(department, (key, oldValue) -> (oldValue == null) ? 1 : oldValue + 1); } public int getUserCount(String department) { return userCountMap.getOrDefault(department, 0); } } ``` 上述代码中的 `compute` 方法确保在多线程环境下对用户计数的更新是线程安全的,无需额外的同步控制[^4]。 #### 适用场景 ConcurrentHashMap 非常适合以下场景: - **缓存系统**:如 Web 应用中缓存用户信息、会话状态等。 - **计数器**:统计在线人数、请求次数等。 - **任务调度**:管理待处理任务队列或资源池。 - **配置中心**:存储可动态更新的配置项。 由于其良好的并发性能,ConcurrentHashMap 成为了构建高性能服务端应用的重要组件之一。 ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值