Java中SynchronizedMap与ConcurrentHashMap的对比

最新推荐文章于 2024-12-07 08:30:00 发布

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本文对比分析了ConcurrentHashMap与SynchronizedMap两种线程安全的Map实现。ConcurrentHashMap采用锁分段技术提高并发性能，而SynchronizedMap通过synchronized关键字实现线程安全。文章详细解释了ConcurrentHashMap的get和put方法实现原理。

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如何使用

概述

ConcurrentHashMap：
线程安全；
其将整个Hash桶进行了分段segment，也就是将这个大的数组分成了几个小的片段segment，而且每个小的片段segment上面都有锁存在，那么在插入元素的时候就要先找到应该插入到哪一个片段segment，然后再在这个片段上面进行插入，而且这里还需要获取segment锁（即锁分段技术）；
ConcurrentHashMap让锁的粒度更精细一些，并发性能更好；
SynchronizedMap：

线程安全；
通过synchronized关键字进行同步控制；
所有单个的操作都是线程安全的，但是多个操作组成的操作序列却可能导致数据争用，因为在操作序列中控制流取决于前面操作的结果。这也被称作是：有条件的线程安全性；
效率低；

两者源码对比

　　哈希表声明：通过下面两图对比可以发现，两者的区别在于volatile关键字

ConcurrentHashMap：

SynchronizedMap：

　　put()方法：

ConcurrentHashMap：

SynchronizedMap：

　　get()方法：

ConcurrentHashMap：

SynchronizedMap：

ConcurrentHashMap详解

与HashTable容器对比：HashTable容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率底下的原因是所有访问HashTable的线程都必须竞争同一把锁（其实现是在对应的方法上添加了synchronized关键字进行修饰），那假如容器里有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时，线程间就不会存在锁竞争，从而可以有效的提高并发效率，这就是ConcurrentHashMap所使用的锁分段技术，首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。
get()方法：其高效之处在于整个get过程不需要加锁，除非读到的值是空的才会加锁重读。get方法里将要使用的共享变量都定义成volatile，如用于统计当前Segement大小的count字段和用于存储值的HashEntry的value。定义成volatile的变量，能够在线程之间保持可见性，能够被多线程同时读，并且保证不会读到过期的值，但是只能被单线程写（有一种情况可以被线程写，就是写入的值不依赖于原值），在get操作里只需要读不需要写共享变量count和value，所以可以不用加锁。
put()方法：首先定位到Segment，然后在Segment里进行插入操作。插入操作需要经历两个步骤，第一步判断是否需要对Segment里的HashEntry数组进行扩容，第二步定位添加元素的位置然后放在HashEntry数组里。
具体实现：在ConcurrentHashMap的实现中使用了一个包含16个锁的数组，每个锁保护所有散列桶的1/16，其中第N个散列桶由第（N mod 16）个锁来保护。假设散列函数具有合理的分布性，并且关键字能够实现均匀分布，那么这大约能把对于锁的请求减少到原来的1/16。正是这项技术使得其能够支持多达16个并发的写入器。
缺点：当ConcurrentHashMap需要扩展映射范围，以及重新计算键值得散列值要分布到更大的桶集合中时，就需要获取分段锁集合中所有的锁（要获取内置锁的一个集合，采用的唯一方式是递归）。