HashMap vs. Współbieżne HashMap vs. SynchronizedMap – Jak można zsynchronizować HashMap w Javie

Opublikowany: 2015-01-29

Crunchify ConcurrentHashMap vs. Przykład zsynchronizowanej mapy HashMap to bardzo potężna struktura danych w Javie. Używamy go codziennie i prawie we wszystkich aplikacjach. Jest kilka przykładów, które napisałem wcześniej: Jak zaimplementować pamięć podręczną Threadsafe, Jak przekonwertować Hashmap na Arraylist?

Użyliśmy Hashmap w obu powyższych przykładach, ale są to dość proste przypadki użycia Hashmap. HashMap is a non-synchronized klasa kolekcji.

Czy masz któreś z poniższych pytań?

  • Jaka jest różnica między ConcurrentHashMap a Collections.synchronizedMap(Map)?
  • Jaka jest różnica między ConcurrentHashMap a Collections.synchronizedMap(Map) pod względem wydajności?
  • ConcurrentHashMap vs Collections.synchronizedMap()
  • Popularne pytania do wywiadów HashMap i ConcurrentHashMap

W tym samouczku omówimy wszystkie powyższe zapytania i wyjaśnimy, why and how możemy zsynchronizować Hashmap?

Czemu?

Obiekt Map to skojarzone kontenery, które przechowują elementy, utworzone przez kombinację unikalnie identyfikującego key i zmapowanej value . Jeśli masz bardzo współbieżną aplikację, w której możesz chcieć zmodyfikować lub odczytać wartość klucza w różnych wątkach, idealnym rozwiązaniem jest użycie Concurrent Hashmap. Najlepszym przykładem jest Producer Consumer, który obsługuje współbieżny odczyt/zapis.

Więc co oznacza mapa bezpieczna dla wątków? Jeśli multiple threads uzyskuje dostęp do mapy skrótów, a co najmniej jeden z wątków modyfikuje mapę strukturalnie, must be synchronized externally , aby uniknąć niespójnego widoku zawartości.

W jaki sposób?

Istnieją dwa sposoby na synchronizację HashMap

  1. Zsynchronizowana metoda Map() z kolekcji Java
  2. Użyj ConcurrentHashMap

HashMap Vs. synchronizedMap Vs. ConcurrentHashMap
1
2
3
4
5
6
7
8
//Hashtable
Map < String , String > normalMap = new Hashtable < String , String > ( ) ;
 
//synchronizedMap
synchronizedHashMap = Collections . synchronizedMap ( new HashMap < String , String > ( ) ) ;
 
//ConcurrentHashMap
concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap < String , String > ( ) ;

WspółbieżnaHashMap

  • Powinieneś używać ConcurrentHashMap, gdy potrzebujesz bardzo wysokiej współbieżności w swoim projekcie.
  • Jest bezpieczny dla wątków bez synchronizacji whole map .
  • Odczyty mogą odbywać się bardzo szybko, podczas gdy zapis odbywa się z blokadą.
  • Nie ma blokowania na poziomie obiektu.
  • Blokowanie jest o wiele drobniejsze na poziomie zasobnika hashmap.
  • ConcurrentHashMap nie zgłasza ConcurrentModificationException , jeśli jeden wątek próbuje go zmodyfikować, podczas gdy inny iteruje nad nim.
  • ConcurrentHashMap używa wielu blokad.

ZsynchronizowanaHashMap

  • Synchronizacja na poziomie obiektu.
  • Każda operacja odczytu/zapisu wymaga uzyskania blokady.
  • Zamykanie całej kolekcji jest kosztem wydajności.
  • Zasadniczo daje to dostęp tylko do jednego wątku na całej mapie i blokuje wszystkie inne wątki.
  • Może to spowodować spory.
  • SynchronizedHashMap zwraca Iterator , który szybko kończy się niepowodzeniem przy równoczesnej modyfikacji.

Przyjrzyjmy się teraz kodowi

  1. Utwórz klasę CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedHashMap.java
  2. Utwórz obiekt dla każdego HashTable, SynchronizedMap i CrunchifyConcurrentHashMap
  3. Dodaj i pobierz 500k wpisów z Mapy
  4. Zmierz czas rozpoczęcia i zakończenia oraz czas wyświetlania w milisekundach
  5. Użyjemy ExecutorService do równoległego uruchomienia 5 threads

Oto kod Java:

CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedMap.java
Java
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
package crunchify . com . tutorials ;
 
import java . util . Collections ;
import java . util . HashMap ;
import java . util . Hashtable ;
import java . util . Map ;
import java . util . concurrent . ConcurrentHashMap ;
import java . util . concurrent . ExecutorService ;
import java . util . concurrent . Executors ;
import java . util . concurrent . TimeUnit ;
 
/**
* @author Crunchify.com
*
*/
 
public class CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedMap {
 
public final static int THREAD_POOL_SIZE = 5 ;
 
public static Map < String , Integer > crunchifyHashTableObject = null ;
public static Map < String , Integer > crunchifySynchronizedMapObject = null ;
public static Map < String , Integer > crunchifyConcurrentHashMapObject = null ;
 
public static void main ( String [ ] args ) throws InterruptedException {
 
// Test with Hashtable Object
crunchifyHashTableObject = new Hashtable < String , Integer > ( ) ;
crunchifyPerformTest ( crunchifyHashTableObject ) ;
 
// Test with synchronizedMap Object
crunchifySynchronizedMapObject = Collections . synchronizedMap ( new HashMap < String , Integer > ( ) ) ;
crunchifyPerformTest ( crunchifySynchronizedMapObject ) ;
 
// Test with ConcurrentHashMap Object
crunchifyConcurrentHashMapObject = new ConcurrentHashMap < String , Integer > ( ) ;
crunchifyPerformTest ( crunchifyConcurrentHashMapObject ) ;
 
}
 
public static void crunchifyPerformTest ( final Map < String , Integer > crunchifyThreads ) throws InterruptedException {
 
System . out . println ( "Test started for: " + crunchifyThreads . getClass ( ) ) ;
long averageTime = 0 ;
for ( int i = 0 ; i < 5 ; i ++ ) {
 
long startTime = System . nanoTime ( ) ;
ExecutorService crunchifyExServer = Executors . newFixedThreadPool ( THREAD_POOL_SIZE ) ;
 
for ( int j = 0 ; j < THREAD_POOL_SIZE ; j ++ ) {
crunchifyExServer . execute ( new Runnable ( ) {
@SuppressWarnings ( "unused" )
@Override
public void run ( ) {
 
for ( int i = 0 ; i < 500000 ; i ++ ) {
Integer crunchifyRandomNumber = ( int ) Math . ceil ( Math . random ( ) * 550000 ) ;
 
// Retrieve value. We are not using it anywhere
Integer crunchifyValue = crunchifyThreads . get ( String . valueOf ( crunchifyRandomNumber ) ) ;
 
// Put value
crunchifyThreads . put ( String . valueOf ( crunchifyRandomNumber ) , crunchifyRandomNumber ) ;
}
}
} ) ;
}
 
// Initiates an orderly shutdown in which previously submitted tasks are executed, but no new tasks will be accepted. Invocation
// has no additional effect if already shut down.
// This method does not wait for previously submitted tasks to complete execution. Use awaitTermination to do that.
crunchifyExServer . shutdown ( ) ;
 
// Blocks until all tasks have completed execution after a shutdown request, or the timeout occurs, or the current thread is
// interrupted, whichever happens first.
crunchifyExServer . awaitTermination ( Long . MAX_VALUE , TimeUnit . DAYS ) ;
 
long entTime = System . nanoTime ( ) ;
long totalTime = ( entTime - startTime ) / 1000000L ;
averageTime += totalTime ;
System . out . println ( "500K entried added/retrieved in " + totalTime + " ms" ) ;
}
System . out . println ( "For " + crunchifyThreads . getClass ( ) + " the average time is " + averageTime / 5 + " ms\n" ) ;
}
}

  • shutdown() oznacza, że ​​usługa executora nie przyjmuje więcej przychodzących zadań.
  • awaitTermination() jest wywoływana po żądaniu zamknięcia.

Dlatego musisz najpierw wyłączyć serviceExecutor, a następnie zablokować i poczekać na zakończenie wątków.

Wynik konsoli Eclipse:

Result
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Test started for: class java.util.Hashtable
500K entried added/retrieved in 1832 ms
500K entried added/retrieved in 1723 ms
500K entried added/retrieved in 1782 ms
500K entried added/retrieved in 1607 ms
500K entried added/retrieved in 1851 ms
For class java.util.Hashtable the average time is 1759 ms
 
Test started for: class java.util.Collections$SynchronizedMap
500K entried added/retrieved in 1923 ms
500K entried added/retrieved in 2032 ms
500K entried added/retrieved in 1621 ms
500K entried added/retrieved in 1833 ms
500K entried added/retrieved in 2048 ms
For class java.util.Collections$SynchronizedMap the average time is 1891 ms
 
Test started for: class java.util.concurrent.ConcurrentHashMap
500K entried added/retrieved in 1068 ms
500K entried added/retrieved in 1029 ms
500K entried added/retrieved in 1165 ms
500K entried added/retrieved in 840 ms
500K entried added/retrieved in 1017 ms
For class java.util.concurrent.ConcurrentHashMap the average time is 1023 ms