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HashMap 对比ConcurrentHashMap 对比SynchronizedMap – 如何在 Java 中同步 HashMap

已发表: 2015-01-29

Crunchify ConcurrentHashMap 与。同步地图示例 HashMap是 Java 中非常强大的数据结构。 我们每天都在使用它，几乎在所有应用程序中都使用它。 我之前写过很多例子，关于如何实现线程安全缓存，如何将 Hashmap 转换为 Arraylist？

我们在上面的两个示例中都使用了 Hashmap，但这些都是非常简单的 Hashmap 用例。 HashMap is a non-synchronized集合类。

您有以下任何问题吗？

  • ConcurrentHashMap 和 Collections.synchronizedMap(Map) 有什么区别？
  • ConcurrentHashMap 和 Collections.synchronizedMap(Map) 在性能方面有什么区别？
  • ConcurrentHashMap 与 Collections.synchronizedMap()
  • 热门 HashMap 和 ConcurrentHashMap 面试题

在本教程中，我们将介绍所有上述查询以及why and how同步 Hashmap？

为什么？

Map 对象是存储元素的关联容器，由唯一标识的key和映射的value组合而成。 如果您有非常高并发的应用程序，您可能希望在不同的线程中修改或读取键值，那么使用 Concurrent Hashmap 是理想的选择。 最好的例子是处理并发读/写的生产者消费者。

那么线程安全的 Map 是什么意思呢？ 如果multiple threads同时访问一个哈希映射，并且至少有一个线程在结构上修改了映射，则must be synchronized externally以避免内容视图不一致。

如何？

有两种方法可以同步 HashMap

  1. Java 集合 synchronizedMap() 方法
  2. 使用 ConcurrentHashMap

HashMap Vs. synchronizedMap Vs. ConcurrentHashMap
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//Hashtable
Map < String , String > normalMap = new Hashtable < String , String > ( ) ;
 
//synchronizedMap
synchronizedHashMap = Collections . synchronizedMap ( new HashMap < String , String > ( ) ) ;
 
//ConcurrentHashMap
concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap < String , String > ( ) ;

并发哈希映射

  • 当您的项目需要非常高的并发性时，您应该使用 ConcurrentHashMap。
  • 它是线程安全的，无需同步whole map 。
  • 使用锁完成写入时，读取可能会非常快。
  • 在对象级别没有锁定。
  • 锁定在哈希图存储桶级别的粒度要细得多。
  • 如果一个线程尝试修改它而另一个线程正在对其进行迭代，则 ConcurrentHashMap 不会引发ConcurrentModificationException 。
  • ConcurrentHashMap 使用大量锁。

同步HashMap

  • 对象级别的同步。
  • 每个读/写操作都需要获取锁。
  • 锁定整个集合是一种性能开销。
  • 这实质上只允许访问整个映射的一个线程并阻止所有其他线程。
  • 它可能会引起争用。
  • SynchronizedHashMap 返回Iterator ，它在并发修改时快速失败。

现在让我们看一下代码

  1. 创建类CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedHashMap.java
  2. 为每个 HashTable、SynchronizedMap 和 CrunchifyConcurrentHashMap 创建对象
  3. 从 Map 添加和检索 500k 条目
  4. 测量开始和结束时间并以毫秒为单位显示时间
  5. 我们将使用 ExecutorService 并行运行5 threads

这是一个Java代码：

CrunchifyConcurrentHashMapVsSynchronizedMap.java
Java
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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()表示执行器服务不再接受传入任务。
  • awaitTermination()在关闭请求后调用。

因此，您需要先关闭 serviceExecutor，然后阻塞并等待线程完成。

Eclipse 控制台结果：

Result
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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