四种线程安全的 hashmap

达升笑讲故事 2019-06-03 09:08:25

1. hashtable

采用synchronized方法上加锁，使用阻塞同步，效率低。

2. collections.synchronizedMap(map)

也是采用synchronized方法上加锁，使用阻塞同步，效率低。

3.CopyOnWriteMap （读写分离思想）

（java本身并没有提供CopyOnWriteMap，但是我们可以自己实现一个，代码见下）

采用 写时复制 的操作

写时复制：

当对容器进行增加，删除，修改操作时，不是直接操作容器，而是先将当前容器copy，复制出一个新的容器，再对新容器进行操作，操作完成后再将指针指向这个新容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读（CopyOnWriteArrayList底层使用数组实现，而该数组是被volatile修饰），而不用对其进行加锁，当然写的时候是需要加锁的（这里采用了lock加锁），否则可能copy出了N个副本。

优点：写时不用加锁，即查询不加锁，在查询多，增删改少的情况下适合用。

缺点（问题）：内存占用和数据一致性

1.内存占用

因为CopyOnWrite的写时复制机制，所有在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，旧的对象和新的对象。如果这些对象占用的内存比较大，就有可能造成频繁的yong GC和full GC。

解决：

可以通过压缩容器中的元素的方法来减少大对象的消耗，如元素全是10进制的数字，可以考虑将其压缩成32进制或者64进制.

使用其他的并发容器，如ConcurrentHashMap。

2.数据一致性

CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性（因为在对新容器进行写操作时，其它线程可能也在操作原容器）。所有如果你希望写入的数据，马上能读到，CopyOnWrite可能无法满足要求。

CopyOnWriteMap的实现代码:

import java.util.Collection;

import java.util.Map;

import java.util.Set;

public class CopyOnWriteMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable {

private volatile Map<K, V> internalMap;

public CopyOnWriteMap() {

internalMap = new HashMap<K, V>();

}

public V put(K key, V value) {

synchronized (this) {

Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);

V val = newMap.put(key, value);

internalMap = newMap;

return val;

}

}

public V get(Object key) {

return internalMap.get(key);

}

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> newData) {

synchronized (this) {

Map<K, V> newMap = new HashMap<K, V>(internalMap);

newMap.putAll(newData);

internalMap = newMap;

}

}

}

4.ConcurrentHashMap

采用锁分段技术，减小锁的粒度，效率高

ConcurrentHashMap中是一次锁住一个桶。

ConcurrentHashMap默认将hash表分为16个桶，诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。

这样，原来只能一个线程进入，现在却能同时有16个写线程执行，并发性能的提升是显而易见的。上面说到的16个线程指的是写线程，而读操作大部分时候都不需要用到锁。只有在size等操作时才需要锁住整个hash表。