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Java中线程安全的Map

23 人参与  2024年09月19日 12:01  分类 : 《资源分享》  评论

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在Java中,HashMap是线程不安全的。在多线程环境中,我们需要其它线程安全的Map来进行操作。

1.hashtable

Map<String,Object> hashtable=new Hashtable<String,Object>();

Hashtable 是 Java 中的一个线程安全的键值对数据结构。

以下是 Hashtable 的一些主要特点和用法:

特点

线程安全:多个线程可以同时访问和操作 Hashtable ,而不需要额外的同步措施。不允许键或值为 null :如果尝试插入 null 键或值,会抛出 NullPointerException

基本用法

import java.util.Hashtable;public class HashtableExample {    public static void main(String[] args) {        Hashtable<String, Integer> hashtable = new Hashtable<>();        // 插入元素        hashtable.put("apple", 5);        hashtable.put("banana", 3);        // 获取元素        int count = hashtable.get("apple");        System.out.println("Apple count: " + count);        // 检查是否包含特定键        boolean containsKey = hashtable.containsKey("orange");        System.out.println("Contains orange key: " + containsKey);        // 移除元素        hashtable.remove("banana");    }}

HashMap 相比,Hashtable 由于其线程安全的特性,在多线程环境下可以直接使用,但通常在单线程或对并发要求不高的情况下,HashMap 因为性能更好而更常被使用。如果需要线程安全且对性能要求不是特别苛刻,或者不想自己处理同步问题,Hashtable 是一个选择。

2. 使用 Collections.synchronizedMap

Collections.synchronizedMap 是 Java 中用于创建线程安全的 Map 的方法。

它接受一个普通的 Map 对象,并返回一个同步包装后的 Map 对象。

以下是一个简单的示例:

Java

import java.util.Collections;import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class SynchronizedMapExa {    public static void main(String[] args) {        Map<String, String> originalMap = new HashMap<>();        originalMap.put("key1", "map-value1");        originalMap.put("key2", "map-value2");        // 创建同步的 Map        Map<String, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(originalMap);        // 多线程环境下可以安全地操作这个同步的 Map    }}

​ 使用 Collections.synchronizedMap 的优点是可以方便地将现有的非线程安全的 Map 转换为线程安全的。

​ 但需要注意的是,虽然它保证了线程安全,但在并发环境下,由于对整个 Map 对象进行同步,可能会导致性能上的一些开销。如果多个线程只是对 Map 进行读操作,而很少有写操作,可能会有一定的性能瓶颈。

3.ConcurrentHashMap

Map<String,Object> concurrentHashMap=new ConcurrentHashMap<String,Object>();

ConcurrentHashMap 在 JDK 1.7 和 1.8 中的不同

数据结构

JDK 1.7 中,ConcurrentHashMapSegment 数组和 HashEntry 数组组成,Segment 继承自 ReentrantLock ,一个 Segment 里包含一个 HashEntry 数组,对每个 Segment 进行加锁来保证线程安全。JDK 1.8 中,ConcurrentHashMap 采用了数组 + 链表 + 红黑树的数据结构,锁的粒度更细,采用了 CASsynchronized 来保证线程安全。

``

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;public class ConcurrentHashMapExam {    public static void main(String[] args) {        // JDK 1.8 中的使用        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();        // 插入元素        map.put("apple", 5);        map.put("banana", 3);        // 获取元素        int count = map.get("apple");        System.out.println("Apple count: " + count);        // 检查是否包含特定键        boolean containsKey = map.containsKey("orange");        System.out.println("Contains orange key: " + containsKey);        // 移除元素        map.remove("banana");    }}

3.ConcurrentSkipListMap

ConcurrentSkipListMap 是 Java 中一个线程安全的有序映射(Sorted Map)实现。

特点

线程安全:允许多个线程同时进行访问和修改操作,无需额外的同步机制。基于跳表(Skip List)数据结构:提供了对数级别的查找、插入和删除操作的时间复杂度。有序性:元素按照自然顺序或者指定的比较器进行排序。

``

import java.util.Comparator;import java.util.concurrent.ConcurrentSkipListMap;public class ConcurrentSkipListMapExample {    public static void main(String[] args) {        // 按照自然顺序排序        ConcurrentSkipListMap<String, Integer> map1 = new ConcurrentSkipListMap<>();        map1.put("apple", 5);        map1.put("banana", 3);        // 按照自定义比较器排序        Comparator<String> reverseComparator = Comparator.reverseOrder();        ConcurrentSkipListMap<String, Integer> map2 = new ConcurrentSkipListMap<>(reverseComparator);        map2.put("apple", 5);        map2.put("banana", 3);        // 操作示例        int value = map1.get("apple");        System.out.println("Value for 'apple': " + value);    }}

在一些需要线程安全且有序的场景中,比如多线程环境下的有序缓存、实时排序的数据结构等,ConcurrentSkipListMap 会非常有用。

例如,在一个多线程的金融交易系统中,需要实时维护一个按照交易时间排序的交易记录映射,ConcurrentSkipListMap 就可以很好地满足需求。


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