并发(十四)

HashMap

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HashMap的本质是一个可变长度的数组,在数组中每个位置保存的是一个Entry节点,该节点存储有hash、key、value、next等信息。
Java7中的HashMap实现与我们在数据结构中学习的类似,对key进行hash,如果冲突了,则添加到链表中。
然后查询的时候就先根据hash找到相应的位置,然后根据链表逐一比较,返回相应的value。时间复杂度取决于链表的长度,时间复杂度为O(N)。


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Java8中对HashMap进行了优化,如果链表中元素超过8个时,就将链表转化为红黑树,以减少查询的复杂度,将时间复杂度降低为O(logN)。
HashMap没有对多线程的场景下做任何的处理,不用说别的,就两个线程同时put,然后冲突了,两者需要操作一个链表/红黑树,这肯定就会有错误发生,所以HashMap是线程不安全的。

HashTable

HashTable与Java7中的HashMap类似,也是一个数组加链表,不过这个线程安全。
HashTable线程安全,但是它的线程安全是依赖将所有修改HashTable的代码块都用synchronized修饰。
synchronized关键字修饰的代码块,同一时刻只允许一个线程访问,其他线程会被阻塞,等待该线程执行完再执行。
所以,在HashTable中,一个线程在put,其余的线程在get的时候就会被阻塞,无法并行。所以不推荐使用HashTable,虽然它线程安全。

ConcurrentHashMap

HashMap线程不安全,HashTable性能又不好,当然需要设计一个新类去解决这些问题,这就是ConcurrentHashMap。


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这是Java7中实现线程安全的思路,ConcurrentHashMap由16个segment组成,每个segment就相当于一个HashMap(数组+链表)。
segment最多16个,想要扩容,就是扩充每个segment中数组的长度。
然后只要实现每个segment是线程安全的,就让这个Map线程安全了。每个segment是加锁的,对修改segment的操作加锁,不影响其他segment的使用,所以理想情况下,最多支持16个线程并发修改segment,这16个线程分别访问不同的segment。
同时,在segment加锁时,所有读线程是不会受到阻塞的。
这样设计,put与get的基本操作就是先找segment,再找segment中的数组位置,再查链表。


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后来人们发现Java7这样设计太复杂了,回归本质。

HashMap线程不安全的问题完全都是出在对链表/红黑树的操作上,为什么非要建一个segment加锁呢?直接对链表/红黑树加锁不就好了?
所以Java8的ConcurrentHashMap完全就是HashMap进行加锁,实现线程安全。
这里总结的很简单,其实源码中对这个的实现特别复杂,有兴趣的可以去看看,反正我是看着头大。

总结
HashMap线程不安全。
HashTable线程安全,但性能差,不推荐使用。
ConcurrentHashMap线程安全。
ConcurrentHashMap在Java7中使用segment实现,对每个segment加锁。
ConcurrentHashMap在Java8中是直接在HashMap的基础上进行加锁。

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