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HashMap ConcurrentHashMap

forrest23 / 2910人閱讀

摘要：與中的類似，也是一個(gè)數(shù)組加鏈表，不過(guò)這個(gè)線程安全。線程安全，但是它的線程安全是依賴將所有修改的代碼塊都用修飾。這是中實(shí)現(xiàn)線程安全的思路，由個(gè)組成，每個(gè)就相當(dāng)于一個(gè)數(shù)組鏈表。線程安全，但性能差，不推薦使用。

問(wèn)題描述 翻翻別人的面試經(jīng)歷

這里在知乎上看到的，分享出了自己面試阿里Java崗的面試題。

看了一下，除了Spring之外的其他很多題都不會(huì)，但是不能拿學(xué)校沒(méi)講Java作為借口，因?yàn)榭赡苤v了也不會(huì)。

但是第九個(gè)問(wèn)題，我覺(jué)得應(yīng)該立刻話時(shí)間研究研究了，因?yàn)橹霸诰彺嬷杏玫搅诉@個(gè)。

當(dāng)時(shí)也不明白具體HashMap和ConcurrentHashMap究竟有什么區(qū)別。

只是記得之前看過(guò)有關(guān)大數(shù)據(jù)的場(chǎng)景下利用緩存減輕數(shù)據(jù)庫(kù)壓力的文章，文中說(shuō)常用ConcurrentHashMap，所以這里緩存就用這個(gè)了，其實(shí)并不懂原理，下面，讓我們一起來(lái)研究一下。

Map

Map大家都熟悉了，Java中也有，JavaScript中也有。

Map是一種鍵值對(duì)類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)鍵映射到值。

不分析源碼了，就把思想給大家講一下，以下主要以圖為主。

HashMap Java7

HashMap的本質(zhì)是一個(gè)可變長(zhǎng)度的數(shù)組，在數(shù)組中每個(gè)位置保存的是一個(gè)Entry節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)有hash、key、value、next等信息。

Java7中的HashMap實(shí)現(xiàn)與我們?cè)跀?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中學(xué)習(xí)的類似，對(duì)key進(jìn)行hash，如果沖突了，則添加到鏈表中。

然后查詢的時(shí)候就先根據(jù)hash找到相應(yīng)的位置，然后根據(jù)鏈表逐一比較，返回相應(yīng)的value。時(shí)間復(fù)雜度取決于鏈表的長(zhǎng)度，時(shí)間復(fù)雜度為O(N)。

Java8

Java8中對(duì)HashMap進(jìn)行了優(yōu)化，如果鏈表中元素超過(guò)8個(gè)時(shí)，就將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)，以減少查詢的復(fù)雜度，將時(shí)間復(fù)雜度降低為O(logN)。

HashMap沒(méi)有對(duì)多線程的場(chǎng)景下做任何的處理，不用說(shuō)別的，就兩個(gè)線程同時(shí)put，然后沖突了，兩者需要操作一個(gè)鏈表/紅黑樹(shù)，這肯定就會(huì)有錯(cuò)誤發(fā)生，所以HashMap是線程不安全的。

HashTable

HashTable與Java7中的HashMap類似，也是一個(gè)數(shù)組加鏈表，不過(guò)這個(gè)線程安全。

HashTable線程安全，但是它的線程安全是依賴將所有修改HashTable的代碼塊都用synchronized修飾。

synchronized關(guān)鍵字我們之前在單例模式中用到過(guò)，它修飾的代碼塊，同一時(shí)刻只允許一個(gè)線程訪問(wèn)，其他線程會(huì)被阻塞，等待該線程執(zhí)行完再執(zhí)行。

所以，在HashTable中，一個(gè)線程在put，其余的線程在get的時(shí)候就會(huì)被阻塞，無(wú)法并行。所以不推薦使用HashTable，雖然它線程安全。

ConcurrentHashMap

HashMap線程不安全，HashTable性能又不好，當(dāng)然需要設(shè)計(jì)一個(gè)新類去解決這些問(wèn)題，這就是ConcurrentHashMap。

Java7

這是Java7中實(shí)現(xiàn)線程安全的思路，ConcurrentHashMap由16個(gè)segment組成，每個(gè)segment就相當(dāng)于一個(gè)HashMap(數(shù)組+鏈表)。

segment最多16個(gè)，想要擴(kuò)容，就是擴(kuò)充每個(gè)segment中數(shù)組的長(zhǎng)度。

然后只要實(shí)現(xiàn)每個(gè)segment是線程安全的，就讓這個(gè)Map線程安全了。每個(gè)segment是加鎖的，對(duì)修改segment的操作加鎖，不影響其他segment的使用，所以理想情況下，最多支持16個(gè)線程并發(fā)修改segment，這16個(gè)線程分別訪問(wèn)不同的segment。

同時(shí)，在segment加鎖時(shí)，所有讀線程是不會(huì)受到阻塞的。

這樣設(shè)計(jì)，put與get的基本操作就是先找segment，再找segment中的數(shù)組位置，再查鏈表。

Java8

后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)Java7這樣設(shè)計(jì)太復(fù)雜了，回歸本質(zhì)。

HashMap線程不安全的問(wèn)題完全都是出在對(duì)鏈表/紅黑樹(shù)的操作上，為什么非要建一個(gè)segment加鎖呢？直接對(duì)鏈表/紅黑樹(shù)加鎖不就好了？

所以Java8的ConcurrentHashMap完全就是HashMap進(jìn)行加鎖，實(shí)現(xiàn)線程安全。

這里總結(jié)的很簡(jiǎn)單，其實(shí)源碼中對(duì)這個(gè)的實(shí)現(xiàn)特別復(fù)雜，有興趣的可以去看看，反正我是看著頭大。

總結(jié)

HashMap線程不安全。

HashTable線程安全，但性能差，不推薦使用。

ConcurrentHashMap線程安全。

ConcurrentHashMap在Java7中使用segment實(shí)現(xiàn)，對(duì)每個(gè)segment加鎖。

ConcurrentHashMap在Java8中是直接在HashMap的基礎(chǔ)上進(jìn)行加鎖。

參考文獻(xiàn)：

Java7/8 中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 全解析
ConcurrentHashMap、HashTable、HashMap三兄弟

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