Java 非线程安全的HashMap如何在多线程中使用

Java 非线程安全的HashMap如何在多线程中使用

 

HashMap 是非线程安全的。在多线程条件下，容易致使死循环，具体表现为CPU使用率100%。所以多线程环境下保证 HashMap 的线程安全性，主要有以下几种方法：

1. 使用 java.util.Hashtable 类，此类是线程安全的。
2. 使用 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap，此类是线程安全的。
3. 使用 java.util.Collections.synchronizedMap() 方法包装 HashMap object，获得线程安全的Map，并在此Map上进行操做。
4. 本身在程序的关键代码段加锁，保证多线程安全（不推荐）

 

接下来分析上面列举的几种方法实现并发安全的 HashMap 的原理：

（一）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。注意到每一个方法自己都是 synchronized 的，不会出现两个线程同时对数据进行操做的状况，所以保证了线程安全性，可是也大大的下降了执行效率。所以是不推荐的。

 

（二）使用 java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类：

该类是 HashMap 的线程安全版，与 Hashtable 相比， ConcurrentHashMap 不只保证了访问的线程安全性，并且在效率上有较大的提升。

ConcurrentHashMap的数据结构以下：

能够看出，相对 HashMap 和 Hashtable， ConcurrentHashMap 增长了Segment 层，每一个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：

final Segment<K,V> segmentFor(int hash) {  
    return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask];  
}  
  
public V put(K key, V value) {  
    if (value == null)  
        throw new NullPointerException();  
    int hash = hash(key.hashCode());  
    return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);  
}  
  
public V get(Object key) {  
    int hash = hash(key.hashCode());  
    return segmentFor(hash).get(key, hash);  
}  

向 ConcurrentHashMap 中插入数据(put) 或者 读取数据(get)，首先都要将相应的 Key 映射到对应的 Segment，所以不用锁定整个类， 只要对单个的 Segment 操做进行上锁操做就能够了。理论上若是有 n 个 Segment，那么最多能够同时支持 n 个线程的并发访问，从而大大提升了并发访问的效率。