线程安全的HashMap

Posted 2021-02-14 ytuan996

　一、一般模式下线程安全的HashMap

　　默认情况常用的HashMap都是线程不安全的，在多线程的环境下使用，常常会造成不可预知的，莫名其妙的错误。那么，我们如何实现一个线程安全的HashMap呢？其中一个可行的方式是使用Collectons.synchronizedMap() 方法来包装我们的HashMap。如下：

Map<String, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());

　　

Collections.synchronizedMap()会生成一个SynchronizedMap，它使用委托模式，将自己HashMap相关的功能交给传入HashMap实现，二自己负责线程安全的相关实现，下面看看

SynchronizedMap的定义：

    private static class SynchronizedMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;

        private final Map<K,V> m;     // Backing Map

        // 使用 mutex 实心对 map 的互斥操作
        final Object      mutex;        // Object on which to synchronize

        SynchronizedMap(Map<K,V> m) {
            this.m = Objects.requireNonNull(m);
            mutex = this;
        }

　　如在代码中看到的，所有对Map的操作都需要用 这个 mutex  来同步，以实现线程安全。比如说下面这些常见的对HashMap的操作方法：

        public boolean containsKey(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.containsKey(key);}
        }
        public boolean containsValue(Object value) {
            synchronized (mutex) {return m.containsValue(value);}
        }
        public V get(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.get(key);}
        }

　　除了以上看到的方法之外，其他的Map相关的方法有类似的操作。虽然这个包装的Map可以实现线程安全的要求，但是，它在多线程环境下的性能表现并不是很好，无论是对Map的读取还是写入，偶数需要获得 mutex 的同步锁，这会导致所有对Map的安全操作也会进入等待状态，知道mutex可用。 如果并发级别不高，那么这个 包装的Map可以基本满足要求，但是在搞并发的环境中，我们需要寻找新的解决方案。 ——---> 那就是我们的 ConcurrentHashMap.

 二、提高"锁"性能的策略

　　1. 减少锁的持有时间

　　　　只在必要时进行同步，减少锁的持有时间。比如说在一个方法中只有一个变量需要同步，那么就没有必要对这整个方法都进行同步，而只需要同步这个变量即可。

        // 无谓的加锁时间
        public synchronied void syncMethod() {

                othrerMethod();
                mutexMethod();
                otherMethod();
        }

        // 正确的加锁时间
        public  void syncMethod() {

                othrerMethod();
                synchronied(this){
                mutexMethod();
                }
                otherMethod();
        }

 

　　2.  减小锁的粒度

　　　　在获取全局信息方法不频繁的时候，通过减小锁的粒度可以搞系统的吞吐量。

　　3. 读写分离锁替换独占锁

　　　　在读都写少的情况下，使用读写分离锁，多线程读时不阻塞，而只对写线程进行同步。

　　4. 锁分离

　　　　对不同功能的锁进行不同的锁策略。

　　5. 锁粗化

　　　　系统对于"锁"的调度也是需要性能消耗的，又是我们可以适当的加大锁的范围，比如说在循环中尽量减少对锁的请求和释放，而是在得到锁的情况，一次性把问题解决。