ConcurrentHashMap

转载 于 2020-06-28 14:37:27 发布 · 123 阅读 · 0 ·
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原文链接：https://gitee.com/SnailClimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/collection/ConcurrentHashMap.md

本文详细解析了ConcurrentHashMap的工作原理，包括其并发特性和在多线程环境下的高效使用策略，适合Java开发者深入了解并提高并发编程能力。
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### ConcurrentHashMap 使用指南 ConcurrentHashMap 是 Java 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。 ---
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