ConcurrentMap与CopyOnWrite容器

Posted 2020-08-31 小~虎

ConcurrentMap接口下有两个重要的实现：

　　ConcurrentHashMap

　　ConcurrentSkipListMap(支持并发排序功能，弥补ConcurrentHashMap)

ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的HashTable,它们有自己的锁。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。把一个整体分成了16个小段(Segment)。也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是在多线程场景时减小锁的粒度从而降低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明，目的是第一时间获取修改的内容，性能非常好。

下面 通过图形来对比一下

先说明一张原来的形式的图：

 

在t1线程执行写操作的时候，加入花费1s时间，在这1s的时间内，t2线程也来修改hashtable里面的其他参数的时候，t2线程只能在外面等待t1线程执行结束后，才能继续自己的操作。

 

再看一张ConcurrentMap执行此类情况的图形：

在t1线程操作的时候，t2线程可以操作ConcurrentMap的没t1操作的段(Segment)，ConcurrentMap最高支持16个段，如果两个线程都是操作一个段(Segment)，那没办法，只能等待t1执行完后，t2才能去执行。

 

Copy-On-Write

Copy-On-Write简称COW，是一种用于程序设计中的优化策略。

JDK里的COW容器有两种：CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet,COW容器非常有用，可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器？

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

 

 

 

 这个容器在写入的时候，会copy一份，然后在新的里面进行修改，此时，如果有其他线程要去读取数据的时候，会去原来的里面去读取，在写线程写入完毕后，对应的指针会指向新的内存空间，这种方式适合读多写少的情况。

在多个写的过程中，jdk的底层是有锁的，只有在一个线程结束后，才允许另外一个线程去操作数据，不会出现数据不一致的现象。

 

下面看一个ConcurrentHashMap的里面一个比较有意思的方法,

public class UseConcurrentMap {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Object> chm = new ConcurrentHashMap<String, Object>();
        chm.put("k1", "v1");
        chm.put("k2", "v2");
        chm.put("k3", "v3");
        chm.putIfAbsent("k4", "vvvv");
//        for (Map.Entry<String, Object> me : chm.entrySet()) {
//            System.out.println("key:" + me.getKey() + ",value:" + me.getValue());
//        }
        Iterator iter = chm.entrySet().iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            Map.Entry me = (Map.Entry) iter.next();
            System.out.println("key:" + me.getKey() + ",value:" + me.getValue());
        }
    }
}

设想一个，这段代码的打印结果是什么？

putIfAbsent的用法是先判断ConcurrentHashMap里面是否存在这个key，如果不存在，就把key和对应的value放入ConcurrentHashMap中，如果存在，则不操作ConcurrentHashMap。

下面说一下这两个容器的缺点：
这两种模式只是提高了高并发中的性能，并不是说高并发项目中，用了这个容器就解决问题了，具体还是要看具体项目的场景及项目的代码设计。