Java 中ConcurrentHashMap的实现

concurrenthashmap(简称chm)是在java 1.5作为hashtable的替代选择新引入的，是concurrent包的重要成员。在java 1.5之前，如果想要实现一个可以在多线程和并发的程序中安全使用的map,只能在hashtable和synchronized map中选择，因为hashmap并不是线程安全的。但再引入了chm之后，我们有了更好的选择。chm不但是线程安全的，而且比hashtable和synchronizedmap的性能要好。相对于hashtable和synchronizedmap锁住了整个map，chm只锁住部分map。chm允许并发的读操作，同时通过同步锁在写操作时保持数据完整性。我们已经在top 5 java concurrent collections from jdk 5 and 6中学习了chm的基础知识，在这篇博客中我将介绍以下几点：

1. chm在java中如何实现的
2. 什么情况下应该使用chm
3. 在java中使用chm的例子
4. chm的一些重要特性
   

java中concurrenthashmap的实现

chm引入了分割，并提供了hashtable支持的所有的功能。在chm中，支持多线程对map做读操作，并且不需要任何的blocking。这得益于chm将map分割成了不同的部分，在执行更新操作时只锁住一部分。根据默认的并发级别(concurrency level)，map被分割成16个部分，并且由不同的锁控制。这意味着，同时最多可以有16个写线程操作map。试想一下，由只能一个线程进入变成同时可由16个写线程同时进入(读线程几乎不受限制)，性能的提升是显而易见的。但由于一些更新操作，如put(),remove(),putall(),clear()只锁住操作的部分，所以在检索操作不能保证返回的是最新的结果。

另一个重要点是在迭代遍历chm时，keyset返回的iterator是弱一致和fail-safe的，可能不会返回某些最近的改变，并且在遍历过程中，如果已经遍历的数组上的内容变化了，不会抛出concurrentmodificationexceptoin的异常。

chm默认的并发级别是16，但可以在创建chm时通过构造函数改变。毫无疑问，并发级别代表着并发执行更新操作的数目，所以如果只有很少的线程会更新map，那么建议设置一个低的并发级别。另外，chm还使用了reentrantlock来对segments加锁。

java中concurrenthashmap putifabsent方法的例子

很多时候我们希望在元素不存在时插入元素，我们一般会像下面那样写代码

synchronized(map){
 if (map.get(key) == null){
  return map.put(key, value);
 } else{
  return map.get(key);
 }
}

上面这段代码在hashmap和hashtable中是好用的，但在chm中是有出错的风险的。这是因为chm在put操作时并没有对整个map加锁，所以一个线程正在put(k,v)的时候，另一个线程调用get(k)会得到null，这就会造成一个线程put的值会被另一个线程put的值所覆盖。当然，你可以将代码封装到synchronized代码块中，这样虽然线程安全了，但会使你的代码变成了单线程。chm提供的putifabsent(key,value)方法原子性的实现了同样的功能，同时避免了上面的线程竞争的风险。

什么时候使用concurrenthashmap

chm适用于读者数量超过写者时，当写者数量大于等于读者时，chm的性能是低于hashtable和synchronized map的。这是因为当锁住了整个map时，读操作要等待对同一部分执行写操作的线程结束。chm适用于做cache,在程序启动时初始化，之后可以被多个请求线程访问。正如javadoc说明的那样，chm是hashtable一个很好的替代，但要记住，chm的比hashtable的同步性稍弱。

总结

现在我们知道了什么是concurrenthashmap和什么时候该用concurrenthashmap，下面我们来复习一下chm的一些关键点。

1. chm允许并发的读和线程安全的更新操作
2. 在执行写操作时，chm只锁住部分的map
3. 并发的更新是通过内部根据并发级别将map分割成小部分实现的
4. 高的并发级别会造成时间和空间的浪费，低的并发级别在写线程多时会引起线程间的竞争
5. chm的所有操作都是线程安全
6. chm返回的迭代器是弱一致性，fail-safe并且不会抛出concurrentmodificationexception异常
7. chm不允许null的键值
8. 可以使用chm代替hashtable，但要记住chm不会锁住整个map
   

以上就是java中chm的实现和使用场景，希望能帮助到大家！谢谢大家对本站的支持！