Java中ConcurrentHashMap是如何實現(xiàn)線程安全
ConcurrentHashMap是一個哈希表,支持檢索的全并發(fā)和更新的高預期并發(fā)。此類遵循與 Hashtable 相同的功能規(guī)范,并包含 Hashtable 的所有方法。ConcurrentHashMap 位于 java.util.Concurrent 包中。
語法:
public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable
其中 K 指的是這個映射所維護的鍵的類型,V 指的是映射值的類型
ConcurrentHashmap 的需要:
- HashMap雖然有很多優(yōu)點,但不能用于多線程,因為它不是線程安全的。
- 盡管 Hashtable 被認為是線程安全的,但它也有一些缺點。例如,Hashtable 需要鎖定才能讀取打開,即使它不影響對象。
- n HashMap,如果一個線程正在迭代一個對象,另一個線程試圖訪問同一個對象,它會拋出 ConcurrentModificationException,而并發(fā) hashmap 不會拋出 ConcurrentModificationException。
如何使 ConcurrentHashMap 線程安全成為可能?
- java.util.Concurrent.ConcurrentHashMap類通過將map劃分為segment來實現(xiàn)線程安全,不是整個對象需要鎖,而是一個segment,即一個線程需要一個segment的鎖。
- 在 ConcurrenHashap 中,讀操作不需要任何鎖。
示例 1:
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
// 擴展Thread類的主類
class GFG extends Thread {
// 創(chuàng)建靜態(tài) HashMap 類對象
static HashMap m = new HashMap();
public void run()
{
// try 塊檢查異常
try {
// 讓線程休眠 3 秒
Thread.sleep(2000);
}
catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println("子線程更新映射");
m.put(103, "C");
}
public static void main(String arg[])
throws InterruptedException
{
m.put(101, "A");
m.put(102, "B");
GFG t = new GFG();
t.start();
Set s1 = m.keySet();
Iterator itr = s1.iterator();
while (itr.hasNext()) {
Integer I1 = (Integer)itr.next();
System.out.println(
"主線程迭代映射和當前條目是:"
+ I1 + "..." + m.get(I1));
Thread.sleep(3000);
}
System.out.println(m);
}
}
輸出:
主線程迭代映射和當前條目是:101...A
子線程更新映射
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.base/java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1493)
at java.base/java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1516)
at Main.main(Main.java:30)
輸出說明:
上述程序中使用的類擴展了 Thread 類。讓我們看看控制流。所以,最初,上面的java程序包含一個線程。當我們遇到語句 Main t= new Main() 時,我們正在為擴展 Thread 類的類創(chuàng)建一個對象。因此,每當我們調(diào)用 t.start() 方法時,子線程都會被激活并調(diào)用 run() 方法. 現(xiàn)在主線程開始執(zhí)行,每當子線程更新同一個地圖對象時,都會拋出一個名為 ConcurrentModificationException 的異常。
現(xiàn)在讓我們使用 ConcurrentHashMap 來修改上面的程序,以解決上述程序在執(zhí)行時產(chǎn)生的異常。
示例 2:
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
class Main extends Thread {
static ConcurrentHashMap<Integer, String> m
= new ConcurrentHashMap<Integer, String>();
public void run()
{
try {
Thread.sleep(2000);
}
catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println("子線程更新映射");
m.put(103, "C");
}
public static void main(String arg[])
throws InterruptedException
{
m.put(101, "A");
m.put(102, "B");
Main t = new Main();
t.start();
Set<Integer> s1 = m.keySet();
Iterator<Integer> itr = s1.iterator();
while (itr.hasNext()) {
Integer I1 = itr.next();
System.out.println(
"主線程迭代映射和當前條目是:"
+ I1 + "..." + m.get(I1));
Thread.sleep(3000);
}
System.out.println(m);
}
}
輸出
主線程迭代映射和當前條目是:101...A
子線程更新映射
主線程迭代映射和當前條目是:102...B
主線程迭代映射和當前條目是:103...C
{101=A, 102=B, 103=C}
輸出說明:
上述程序中使用的 Class 擴展了Thread 類。讓我們看看控制流,所以我們知道在 ConcurrentHashMap 中,當一個線程正在迭代時,剩余的線程可以以安全的方式執(zhí)行任何修改。上述程序中主線程正在更新Map,同時子線程也在嘗試更新Map對象。本程序不會拋出 ConcurrentModificationException。
Hashtable、Hashmap、ConcurrentHashmap的區(qū)別
| Hashtable | Hashmap | ConcurrentHashmap |
|---|---|---|
| 我們將通過鎖定整個地圖對象來獲得線程安全。 | 它不是線程安全的。 | 我們將獲得線程安全,而無需使用段級鎖鎖定 Total Map 對象。 |
| 每個讀寫操作都需要一個objectstotal 映射對象鎖。 | 它不需要鎖。 | 讀操作可以不加鎖執(zhí)行,寫操作可以用段級鎖執(zhí)行。 |
| 一次只允許一個線程在地圖上操作(同步) | 不允許同時運行多個線程。它會拋出異常 | 一次允許多個線程以安全的方式操作地圖對象 |
| 當一個線程迭代 Map 對象時,其他線程不允許修改映射,否則我們會得到 ConcurrentModificationException | 當一個線程迭代 Map 對象時,其他線程不允許修改映射,否則我們會得到 ConcurrentModificationException | 當一個線程迭代 Map 對象時,其他線程被允許修改地圖,我們不會得到 ConcurrentModificationException |
| 鍵和值都不允許為 Null | HashMap 允許一個空鍵和多個空值 | 鍵和值都不允許為 Null。 |
| 在 1.0 版本中引入 | 在 1.2 版本中引入 | 在 1.5 版本中引入 |
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