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如何实现线程安全的HashMap?

时间:2023-03-21 11:17:33  来源:微信公众号  作者:德哥很ok

要实现线程安全的 HashMap,可以考虑以下几种方法:

  1. 使用 ConcurrentHashMap:ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 实现,采用了分段锁的机制,可以提高并发性能。
  2. 使用 Collections.synchronizedMap:可以使用 Collections.synchronizedMap 方法将 HashMap 转换为线程安全的 Map,但是需要注意在迭代时需要手动进行同步。
  3. 使用读写锁:可以使用读写锁(ReentrantReadWriteLock)来实现线程安全的 HashMap。读写锁允许多个线程同时读取数据,但只允许一个线程写入数据。这样可以提高读取性能,同时保证写入操作的线程安全。
  4. 使用 synchronized 方法:可以在 HashMap 的方法上加上 synchronized 关键字,实现线程安全。但是这种方法会导致所有的方法都需要进行同步,性能较差。
  5. 使用 volatile 关键字:可以将 HashMap 声明为 volatile,这样可以保证多线程之间的可见性,但是无法保证线程安全。
  6. 使用 CopyOnWriteMap:CopyOnWriteMap 是一种线程安全的 Map 实现,它通过在写入时创建一个新的 Map 来实现线程安全。但是这种方法的缺点是内存占用较高,不适合存储大量数据。
  7. 使用锁分段技术:锁分段技术是指将整个 HashMap 拆分成多个小的 HashMap,每个小的 HashMap 都有自己的锁,不同的线程可以同时访问不同的小 HashMap,从而提高并发性能。这种技术的实现可以参考 ConcurrentHashMap 的源码。
  8. 使用 CAS(Compare and Swap)算法:CAS 是一种无锁算法,可以实现线程安全的 HashMap。CAS 算法通过比较内存中的值和期望值是否相等,如果相等则将新值写入内存,否则重新读取内存中的值并重试。但是,CAS 算法的实现比较复杂,容易出错,不建议自己实现。

图片

下面是使用读写锁实现线程安全的 HashMap 的示例代码:

JAVACopy code
import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;


public class SafeHashMap<K, V> {
    private final HashMap<K, V> map = new HashMap<>();
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();


    public void put(K key, V value) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            map.put(key, value);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }


    public V get(K key) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return map.get(key);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }


    // 其他方法同理
}

使用读写锁实现线程安全的 HashMap 虽然能够提高读取性能,但是写入操作仍然需要进行同步,在高并发写入场景下可能会影响性能。如果需要更高的并发性能,可以考虑使用 ConcurrentHashMap。

 



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