HashMap против. ConcurrentHashMap против. SynchronizedMap — как можно синхронизировать HashMap в Java

Опубликовано: 2015-01-29

Crunchify ConcurrentHashMap против. Пример SynchronizedMap HashMap — очень мощная структура данных в Java. Мы используем его каждый день и почти во всех приложениях. Есть довольно много примеров, которые я написал ранее: Как реализовать кеш Threadsafe, Как преобразовать Hashmap в Arraylist?

Мы использовали Hashmap в обоих приведенных выше примерах, но это довольно простые варианты использования Hashmap. HashMap is a non-synchronized класс коллекции.

У вас есть какие-либо из приведенных ниже вопросов?

  • В чем разница между ConcurrentHashMap и Collections.synchronizedMap(Map)?
  • В чем разница между ConcurrentHashMap и Collections.synchronizedMap(Map) с точки зрения производительности?
  • ConcurrentHashMap против Collections.synchronizedMap()
  • Популярные вопросы интервью HashMap и ConcurrentHashMap

В этом уроке мы рассмотрим все вышеперечисленные вопросы и объясним, why and how мы можем синхронизировать Hashmap?

Почему?

Объект Map представляет собой ассоциативные контейнеры, в которых хранятся элементы, образованные комбинацией key уникальной идентификации и отображаемого value . Если у вас очень параллельное приложение, в котором вы можете изменить или прочитать значение ключа в разных потоках, идеально использовать Concurrent Hashmap. Лучшим примером является Producer Consumer, который обрабатывает одновременное чтение/запись.

Так что же означает поточно-безопасная карта? Если multiple threads обращаются к хэш-карте и по крайней мере один из потоков структурно изменяет карту, она must be synchronized externally , чтобы избежать несогласованного представления содержимого.

Как?

Есть два способа синхронизировать HashMap.

  1. Метод синхронизированной карты Java Collections ()
  2. Использовать 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 > ( ) ;

ConcurrentHashMap

  • Вы должны использовать ConcurrentHashMap, когда вам нужен очень высокий параллелизм в вашем проекте.
  • Это потокобезопасно без синхронизации whole map .
  • Чтение может происходить очень быстро, в то время как запись выполняется с блокировкой.
  • Нет блокировки на уровне объекта.
  • Блокировка осуществляется с гораздо большей степенью детализации на уровне корзины хэш-карты.
  • ConcurrentHashMap не генерирует ConcurrentModificationException , если один поток пытается изменить его, пока другой выполняет итерацию.
  • ConcurrentHashMap использует множество блокировок.

SynchronizedHashMap

  • Синхронизация на уровне объекта.
  • Каждая операция чтения/записи должна получать блокировку.
  • Блокировка всей коллекции приводит к снижению производительности.
  • По сути, это дает доступ только одному потоку ко всей карте и блокирует все остальные потоки.
  • Это может вызвать конфликт.
  • SynchronizedHashMap возвращает Iterator , который быстро дает сбой при параллельной модификации.

Теперь давайте посмотрим на код

  1. Создайте класс CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedHashMap.java
  2. Создайте объект для каждой HashTable, SynchronizedMap и CrunchifyConcurrentHashMap.
  3. Добавить и получить 500 тыс. записей с карты
  4. Измерение времени начала и окончания и отображение времени в миллисекундах
  5. Мы будем использовать ExecutorService для параллельного запуска 5 threads .

Вот код 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() означает, что служба-исполнитель больше не принимает входящие задачи.
  • awaitTermination() вызывается после запроса на завершение работы.

И, следовательно, вам нужно сначала отключить serviceExecutor, а затем заблокировать и дождаться завершения потоков.

Результат консоли 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