Java并发编程之ConcurrentHashMap

在多线程环境下HashMap操作时存在丢失数据的情况,为了避免这个情况,强烈建议使用ConcrrentHashMap替代.

HashTable虽然是一个线程安全的类,但是他使用的是synchronized来锁住整张Hash表实现线程的安全,即每次锁住整张表让线程独占,相当于让所有线程进行读写时都去竞争一把锁,导致效率低下.ConcurrentHashMap可以做到读取数据不加锁,并且其内部的结构可以让其在进行写操作的时候能将锁的粒度保持地尽量小,允许多个修改并发进行,其关键在于使用了锁分离技术,他使用了多个锁来控制对hash表的不同部分进行的修改.ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分,每个段其实是一个小的HashTable,他们有自己的锁,只要多个修改操作发生在不同的段上,他们就可以并发进行.

底层采用分段的数组+链表实现,线程安全的.

通过把整个Map分为N个Segment,可以提供相同的线程安全,但是效率提升N倍,默认提升16倍,(读操作不加锁,由于HashEntry的value变量是volatile的,也能保证读取到最新的值).

HashTable的synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占,ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行,其关键在于使用了锁分布技术.

有些方法需要跨段,比如size()和containsValue(),他们可能需要锁定整个表而不仅仅是某个段,这需要按顺序锁定所有段,操作完毕后,又按顺序释放所有段的锁.

扩容:段内扩容(段内元素超过改段对应Entry数组长度的75%触发扩容,不会对整个Map进行扩容),插入前检测需不需要扩容,有效避免无效扩容.

锁分段技术:首先将数据分成一段一段的储存,然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候,其它段的数据也能被其他线程访问.

ConcurrentHashMap提供了HashTable和SynchronizedMap不同的锁机制,HashTable中采用锁机制是一次锁住整个hash表,从而同一时刻只能由一个线程对其进行操作,二ConcurrentHashMap中则是一次锁住一个段.

ConcurrentHashMap默认将hash表分为16个段,诸如get,put,remove等常用操作之锁住当前需要用到的段,这样,原来只能一个线程进入,现在却能同时又16个写线程执行,并发性能的提升是明显的.