Hashmap、concurrenthashmap和synchronizedmap – 哈希表对比

Posted by pxfile Blog on May 22, 2018

HashMap、ConcurrentHashMap和SynchronizedMap – 哈希表对比

在Java中,HashMap是一个非常有用的数据结构。几乎每一个Java应用都会使用到它。我之前的博文中有介绍过如何实现一个线程安全的缓存,在这个例子中,我就使用到了HashMap。然而,需要注意的是,HashMap本身并不是一个线程安全的Collection类

常见问题

  • ConcurrentHashMapCollections.synchronizedMap(Map)分别是什么?
  • ConcurrentHashMapCollections.synchronizedMap(Map)在性能上有什么区别?
  • ConcurrentHashMapCollections.synchronizedMap(Map)的优劣对比?
  • 关于HashMapConcurrentHashMap的常见面试问题

在这篇文章中,将涵盖以上的问题,并解释我们应该如何将HashMap变得线程安全。

原因

Map是一个通过键值对的形势来存储元素的容器,其中,要求key保持唯一,并且每一个key唯一对应一个value。如果你在设计一个高度并行化的程序,并且需要在不同的线程中去读取或者修改一个Map对象,那么使用线程安全的Map则是一个理想的选择。最典型的一个例子就是生产者-消费者模式,生产者不断的修改Map而消费者同时也在读取Map中的值。

那么对于Map来说,什么是线程安全呢?简单的来说,就是当多个线程同时在使用一个Map的时候,至少有一个线程对Map的结构进行了修改,那么必须保证这个修改被立即同步到其他线程中去,避免其他线程获取到错误的值。

解决方案

有两种方法可以解决HashMap的线程安全问题:

  • Java的Collections库中的synchronizedMap()方法
  • 使用ConcurrentHashMap

译者注:其实还有第三种方法,使用Hashtable。不过Hashtable是Java 1.1提供的旧有类,从性能上和使用上都不如其他的替代类,因此已经不推荐使用

//Hashtable
Map<String, String> normalMap = new Hashtable<String, String>();

//synchronizedMap
synchronizedHashMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, String>());

//ConcurrentHashMap
concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();

ConcurrentHashMap

  • 当你程序需要高度的并行化的时候,你应该使用ConcurrentHashMap
  • 尽管没有同步整个Map,但是它仍然是线程安全的
  • 读操作非常快,而写操作则是通过加锁完成的
  • 在对象层次上不存在锁(即不会阻塞线程)
  • 锁的粒度设置的非常好,只对哈希表的某一个key加锁
  • ConcurrentHashMap不会抛出ConcurrentModificationException,即使一个线程在遍历的同时,另一个线程尝试进行修改。
  • ConcurrentHashMap会使用多个锁

SynchronizedHashMap

  • 会同步整个对象
  • 每一次的读写操作都需要加锁
  • 对整个对象加锁会极大降低性能
  • 这相当于只允许同一时间内至多一个线程操作整个Map,而其他线程必须等待
  • 它有可能造成资源冲突(某些线程等待较长时间)
  • SynchronizedHashMap会返回Iterator,当遍历时进行修改会抛出异常