Java集合框架怎样解决HashMap的线程安全问题_Java集合框架并发场景的处理方法

解决hashmap线程不安全问题的主要方式有三种：使用collections.synchronizedmap、concurrenthashmap或readwritelock结合hashmap；2. collections.synchronizedmap通过synchronized同步所有方法，实现简单但性能低，适合低并发场景；3. concurrenthashmap采用cas+synchronized（jdk 1.8后），支持高并发，是推荐方案；4. readwritelock适用于读多写少场景，读时不互斥，提升性能但实现复杂；5. hashtable因性能差且不支持null键值，已被concurrenthashmap取代；6. concurrenthashmap底层基于node数组+链表/红黑树，put时先定位桶，空则cas插入，非空则synchronized锁头节点处理冲突；7. 选择应根据并发程度、读写比例、性能和功能需求综合权衡，高并发下优先使用concurrenthashmap。

HashMap本身不是线程安全的，这在多线程环境下会引发数据不一致等问题。Java集合框架提供了多种方式来解决这个问题，并非只有一种“银弹”。

解决方案：

1. 使用

   Collections.synchronizedMap(new HashMap(...))

   登录后复制
   : 这是最简单直接的方法。

   Collections.synchronizedMap

   登录后复制
   会返回一个线程安全的

   Map

   登录后复制
   ，其内部实现是使用

   synchronized

   登录后复制
   关键字对

   HashMap

   登录后复制
   的所有方法进行同步。这意味着同一时刻只有一个线程可以访问该

   Map

   登录后复制
   。

   立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

   Map<String, Integer> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>());
   
   Thread t1 = new Thread(() -> {
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           synchronizedMap.put("key" + i, i);
       }
   });
   
   Thread t2 = new Thread(() -> {
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           synchronizedMap.get("key" + i);
       }
   });
   
   t1.start();
   t2.start();
   
   t1.join();
   t2.join();
   
   System.out.println("Size: " + synchronizedMap.size()); // 打印结果可能小于1000，因为get操作可能在put之前执行

   登录后复制

   这种方式简单，但性能较低，因为所有操作都需要获取锁，在高并发环境下会成为瓶颈。

2. 使用

   ConcurrentHashMap

   登录后复制
   : 这是

   java.util.concurrent

   登录后复制
   包提供的并发安全的

   HashMap

   登录后复制
   实现。

   ConcurrentHashMap

   登录后复制
   采用分段锁（在JDK 1.7及之前）或者CAS+

   synchronized

   登录后复制
   （在JDK 1.8及之后）的方式，允许多个线程同时访问不同的段或桶，从而提高并发性能。

   ConcurrentHashMap<String, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
   
   Thread t1 = new Thread(() -> {
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           concurrentHashMap.put("key" + i, i);
       }
   });
   
   Thread t2 = new Thread(() -> {
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           concurrentHashMap.get("key" + i);
       }
   });
   
   t1.start();
   t2.start();
   
   t1.join();
   t2.join();
   
   System.out.println("Size: " + concurrentHashMap.size()); // 打印结果接近1000

   登录后复制

   ConcurrentHashMap

   登录后复制
   提供了更高的并发性能，是推荐的线程安全

   HashMap

   登录后复制
   替代方案。

3. 使用

   ReadWriteLock

   登录后复制
   结合

   HashMap

   登录后复制
   : 这种方式适用于读多写少的场景。使用

   ReadWriteLock

   登录后复制
   可以允许多个线程同时读取

   HashMap

   登录后复制
   ，但只允许一个线程写入。
   

   v0.dev

   Vercel推出的AI生成式UI工具，通过文本描述生成UI组件代码

   232

   查看详情

   private final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
   private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
   private final Lock readLock = lock.readLock();
   private final Lock writeLock = lock.writeLock();
   
   public Integer get(String key) {
       readLock.lock();
       try {
           return map.get(key);
       } finally {
           readLock.unlock();
       }
   }
   
   public void put(String key, Integer value) {
       writeLock.lock();
       try {
           map.put(key, value);
       } finally {
           writeLock.unlock();
       }
   }

   登录后复制

   这种方式在读多写少的场景下性能优于

   synchronizedMap

   登录后复制
   ，但实现较为复杂。

为什么不直接使用

HashTable

登录后复制

？

HashTable

Map

synchronized

Collections.synchronizedMap

HashTable

null

null

ConcurrentHashMap

HashTable

ConcurrentHashMap

登录后复制

的底层实现原理是什么？

在JDK 1.8中，

ConcurrentHashMap

Node

synchronized

• Node数组: 存储键值对，类似于

  HashMap

  登录后复制
  的

  table

  登录后复制
  数组。
• 链表/红黑树: 当

  Node

  登录后复制
  数组的某个位置存在哈希冲突时，会形成链表。当链表长度超过一定阈值（默认为8），且数组长度大于等于64时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。
• CAS: 用于在并发环境下更新

  Node

  登录后复制
  数组中的元素，避免使用锁。

• synchronized

  登录后复制
  : 用于在发生哈希冲突时，对链表或红黑树的头节点进行同步，保证并发安全。

ConcurrentHashMap

put

1. 计算key的hash值，定位到

   Node

   登录后复制
   数组中的位置。
2. 如果该位置为空，则使用CAS尝试将新的

   Node

   登录后复制
   放入该位置。
3. 如果该位置不为空，则使用

   synchronized

   登录后复制
   锁住该位置的头节点。
4. 遍历链表或红黑树，查找是否存在相同的key。
5. 如果存在相同的key，则更新value。
6. 如果不存在相同的key，则将新的

   Node

   登录后复制
   插入到链表或红黑树中。

如何选择合适的线程安全

Map

登录后复制

实现？

选择合适的线程安全

Map

• 简单场景，并发不高: 可以使用

  Collections.synchronizedMap

  登录后复制
  。
• 高并发场景: 推荐使用

  ConcurrentHashMap

  登录后复制
  。
• 读多写少场景: 可以考虑使用

  ReadWriteLock

  登录后复制
  结合

  HashMap

  登录后复制
  。

此外，还需要考虑以下因素：

• 性能:

  ConcurrentHashMap

  登录后复制
  的并发性能通常优于

  Collections.synchronizedMap

  登录后复制
  和

  HashTable

  登录后复制
  。
• 内存占用:

  ConcurrentHashMap

  登录后复制
  的内存占用可能略高于

  HashMap

  登录后复制
  ，因为需要维护额外的并发控制信息。
• 功能:

  ConcurrentHashMap

  登录后复制
  支持更多的并发操作，例如

  computeIfAbsent

  登录后复制
  、

  merge

  登录后复制
  等。

选择合适的线程安全

Map

以上就是Java集合框架怎样解决HashMap的线程安全问题_Java集合框架并发场景的处理方法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！