我有一个映射,这是由几个线程并发修改。

在Java API中似乎有三种不同的同步Map实现:

哈希表 collections . synchronizedmap(地图) ConcurrentHashMap

根据我的理解,Hashtable是一个旧的实现(扩展了过时的Dictionary类),后来为了适应Map接口而进行了调整。虽然它是同步的,但它似乎有严重的可伸缩性问题,不推荐用于新项目。

那另外两个呢?Collections.synchronizedMap(Map)和ConcurrentHashMaps返回的Map之间有什么区别?哪一种适合哪种情况?


当前回答

Hashtable的“可伸缩性问题”在Collections.synchronizedMap(Map)中以完全相同的方式呈现——它们使用非常简单的同步,这意味着同一时间只有一个线程可以访问映射。

当您有简单的插入和查找时,这不是什么大问题(除非您做得非常密集),但是当您需要遍历整个Map时,这就变成了一个大问题,对于一个大型Map来说,这可能会花费很长时间——当一个线程这样做时,所有其他线程都必须等待,如果它们想要插入或查找任何东西。

ConcurrentHashMap使用非常复杂的技术来减少对同步的需求,并允许多线程在不同步的情况下进行并行读访问,更重要的是,它提供了一个不需要同步的迭代器,甚至允许在交互期间修改Map(尽管它不保证在迭代期间插入的元素是否会返回)。

其他回答

哈希表和ConcurrentHashMap不允许空键或空值。 synchronizedmap (Map)同步所有操作(get、put、size等)。 ConcurrentHashMap支持检索的完全并发性,以及可调的更新预期并发性。

像往常一样,这涉及到并发性、开销和速度的权衡。您确实需要考虑应用程序的详细并发需求来做出决定,然后测试您的代码,看看它是否足够好。

除了ConcurrentHashMap提供的并发特性之外,还有一个重要的特性需要注意,那就是故障安全迭代器。我见过开发人员使用ConcurrentHashMap只是因为他们想编辑条目集——在迭代时放置/删除它。 synchronizedmap (Map)不提供故障安全迭代器,但它提供了快速故障迭代器。快速失败迭代器使用映射大小的快照,在迭代过程中不能编辑。

除了建议之外,我还想发布与SynchronizedMap相关的源代码。

为了使Map线程安全,我们可以使用集合。synchronizedMap语句,并输入映射实例作为参数。

synchronizedMap在Collections中的实现如下所示

   public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
        return new SynchronizedMap<>(m);
    }

如您所见,输入Map对象由SynchronizedMap对象包装。 让我们深入研究SynchronizedMap的实现,

 private static class SynchronizedMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;

        private final Map<K,V> m;     // Backing Map
        final Object      mutex;        // Object on which to synchronize

        SynchronizedMap(Map<K,V> m) {
            this.m = Objects.requireNonNull(m);
            mutex = this;
        }

        SynchronizedMap(Map<K,V> m, Object mutex) {
            this.m = m;
            this.mutex = mutex;
        }

        public int size() {
            synchronized (mutex) {return m.size();}
        }
        public boolean isEmpty() {
            synchronized (mutex) {return m.isEmpty();}
        }
        public boolean containsKey(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.containsKey(key);}
        }
        public boolean containsValue(Object value) {
            synchronized (mutex) {return m.containsValue(value);}
        }
        public V get(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.get(key);}
        }

        public V put(K key, V value) {
            synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
        }
        public V remove(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.remove(key);}
        }
        public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {
            synchronized (mutex) {m.putAll(map);}
        }
        public void clear() {
            synchronized (mutex) {m.clear();}
        }

        private transient Set<K> keySet;
        private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
        private transient Collection<V> values;

        public Set<K> keySet() {
            synchronized (mutex) {
                if (keySet==null)
                    keySet = new SynchronizedSet<>(m.keySet(), mutex);
                return keySet;
            }
        }

        public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
            synchronized (mutex) {
                if (entrySet==null)
                    entrySet = new SynchronizedSet<>(m.entrySet(), mutex);
                return entrySet;
            }
        }

        public Collection<V> values() {
            synchronized (mutex) {
                if (values==null)
                    values = new SynchronizedCollection<>(m.values(), mutex);
                return values;
            }
        }

        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o)
                return true;
            synchronized (mutex) {return m.equals(o);}
        }
        public int hashCode() {
            synchronized (mutex) {return m.hashCode();}
        }
        public String toString() {
            synchronized (mutex) {return m.toString();}
        }

        // Override default methods in Map
        @Override
        public V getOrDefault(Object k, V defaultValue) {
            synchronized (mutex) {return m.getOrDefault(k, defaultValue);}
        }
        @Override
        public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
            synchronized (mutex) {m.forEach(action);}
        }
        @Override
        public void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {
            synchronized (mutex) {m.replaceAll(function);}
        }
        @Override
        public V putIfAbsent(K key, V value) {
            synchronized (mutex) {return m.putIfAbsent(key, value);}
        }
        @Override
        public boolean remove(Object key, Object value) {
            synchronized (mutex) {return m.remove(key, value);}
        }
        @Override
        public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
            synchronized (mutex) {return m.replace(key, oldValue, newValue);}
        }
        @Override
        public V replace(K key, V value) {
            synchronized (mutex) {return m.replace(key, value);}
        }
        @Override
        public V computeIfAbsent(K key,
                Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
            synchronized (mutex) {return m.computeIfAbsent(key, mappingFunction);}
        }
        @Override
        public V computeIfPresent(K key,
                BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
            synchronized (mutex) {return m.computeIfPresent(key, remappingFunction);}
        }
        @Override
        public V compute(K key,
                BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
            synchronized (mutex) {return m.compute(key, remappingFunction);}
        }
        @Override
        public V merge(K key, V value,
                BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
            synchronized (mutex) {return m.merge(key, value, remappingFunction);}
        }

        private void writeObject(ObjectOutputStream s) throws IOException {
            synchronized (mutex) {s.defaultWriteObject();}
        }
    }

SynchronizedMap所做的工作可以概括为向输入Map对象的主要方法添加一个锁。被锁保护的所有方法不能被多个线程同时访问。这意味着像put和get这样的普通操作可以由一个线程同时对Map对象中的所有数据执行。

这使得Map对象线程现在是安全的,但在某些情况下性能可能会成为一个问题。

ConcurrentMap在实现中要复杂得多,我们可以参考构建一个更好的HashMap来了解详细信息。简而言之,它的实现同时考虑了线程安全和性能。

Hashtable的“可伸缩性问题”在Collections.synchronizedMap(Map)中以完全相同的方式呈现——它们使用非常简单的同步,这意味着同一时间只有一个线程可以访问映射。

当您有简单的插入和查找时,这不是什么大问题(除非您做得非常密集),但是当您需要遍历整个Map时,这就变成了一个大问题,对于一个大型Map来说,这可能会花费很长时间——当一个线程这样做时,所有其他线程都必须等待,如果它们想要插入或查找任何东西。

ConcurrentHashMap使用非常复杂的技术来减少对同步的需求,并允许多线程在不同步的情况下进行并行读访问,更重要的是,它提供了一个不需要同步的迭代器,甚至允许在交互期间修改Map(尽管它不保证在迭代期间插入的元素是否会返回)。

╔═══════════════╦═══════════════════╦═══════════════════╦═════════════════════╗
║   Property    ║     HashMap       ║    Hashtable      ║  ConcurrentHashMap  ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═══════════════════╩═════════════════════╣ 
║      Null     ║     allowed       ║              not allowed                ║
║  values/keys  ║                   ║                                         ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═════════════════════════════════════════╣
║ Thread-safety ║                   ║                                         ║
║   features    ║       no          ║                  yes                    ║
╠═══════════════╬═══════════════════╬═══════════════════╦═════════════════════╣
║     Lock      ║       not         ║ locks the whole   ║ locks the portion   ║        
║  mechanism    ║    applicable     ║       map         ║                     ║ 
╠═══════════════╬═══════════════════╩═══════════════════╬═════════════════════╣
║   Iterator    ║               fail-fast               ║ weakly consistent   ║ 
╚═══════════════╩═══════════════════════════════════════╩═════════════════════╝

关于锁定机构: Hashtable锁定对象,而ConcurrentHashMap只锁定桶。