线程安全的使用HashMap

最新推荐文章于 2025-02-12 08:00:00 发布

原创

最新推荐文章于 2025-02-12 08:00:00 发布 · 746 阅读

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在多线程环境下，HashMap可能导致数据覆盖和死循环问题。为保证线程安全，可以使用Hashtable、ConcurrentHashMap或者通过Collections.synchronizedMap()包装HashMap。Hashtable虽然线程安全但效率较低，ConcurrentHashMap在保证安全的同时提高了并发访问效率，而Collections.synchronizedMap()则是通过同步原生HashMap实现线程安全。

目录1. java.util.Hashtable类：

2. 使用 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类：

3. Collections.synchronizedMap()

多线程环境下HashMap线程不安全的体现

1. 添加元素（put）时，存在数据覆盖的问题

2. resize的时候，会出现死循环（jdk1.7）

HashMap 是非线程安全的。在多线程条件下，容易导致死循环，具体表现为CPU使用率100%。因此多线程环境下保证 HashMap 的线程安全性，主要有如下几种方法：

使用 java.util.Hashtable 类，此类是线程安全的。
使用 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap，此类是线程安全的。
使用 java.util.Collections.synchronizedMap() 方法包装 HashMap object，得到线程安全的Map，并在此Map上进行操作。
自己在程序的关键代码段加锁，保证多线程安全（不推荐）

1. java.util.Hashtable类：

查看该类的源码

public synchronized V get(Object key) {  
    …… //具体的实现省略，请参考 jdk实现  
}  
  
public synchronized V put(K key, V value) {  
    …… //具体的实现省略，请参考 jdk实现  
}  
  
public synchronized V remove(Object key) {  
    …… //具体的实现省略，请参考 jdk实现  
}

上面是 Hashtable 类提供的几个主要方法，包括 get()，put()，remove() 等。注意到每个方法都使用了synchronized，对对象进行加锁，锁住的都是对象整体，不会出现两个线程同时对同一个对象的数据进行操作，因此保证了线程安全性，但是也大大的降低了执行效率。因此是不推荐的。

2. 使用 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类：

该类是 HashMap 的线程安全版，与 Hashtable 相比， ConcurrentHashMap 不仅保证了访问的线程安全性，而且在效率上有较大的提高。

ConcurrentHashMap的数据结构如下：

ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成，Segment是一种可重入锁ReentrantLock，在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素，每个Segment守护者一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。

每个Segment 原理上等同于一个 Hashtable， ConcurrentHashMap 等同于一个 Segment 的数组。下面是 ConcurrentHashMap 的 put 和 get 方法：