ConcurrentHashMap介绍及代码示例_concurrenthashmap例子

ConcurrentHashMap介绍

java.util.concurrent.ConcurrentHashMap（简称CHM）是Java并发编程工具包中的一个线程安全且高性能的哈希表实现。它允许在多线程环境下并发读写操作，而无需外部同步控制。相较于传统的Hashtable，它的优势在于更高的并发性能，因为它采用了分段锁（Segment Lock）的设计，也称为分段并发控制（Segmented LRU）。这意味着不是在整个表上加锁，而是将表分成多个段（segments），对每一个段独立加锁，这样在多线程环境下，不同段之间可以并发执行读写操作。

在Java 1.8版本以后，ConcurrentHashMap进行了较大的优化，摒弃了原有的Segment设计，改为采用CAS算法配合 synchronized 来保证并发更新的安全性，并且同样引入了红黑树来优化链表过长的情况。

使用场景

• 多线程环境下的数据共享：在需要多个线程同时读写同一份数据，且数据以键值对形式存储时，使用ConcurrentHashMap能避免由于线程安全问题导致的数据不一致或死锁现象。
• 缓存系统：作为高速缓存存储结构，ConcurrentHashMap支持自动调整大小以及快速插入、删除和查找操作，适合构建LRU（最近最少使用）等缓存策略。
• 多线程计数器：在需要统计并发事件次数的场景下，ConcurrentHashMap可以通过原子操作增加或减少计数值。

代码示例

以下是一个简单的ConcurrentHashMap使用示例：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapExample {
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

    // 插入数据
    public void putKeyValuePair(String key, int value) {
        concurrentMap.put(key, value);
    }

    // 获取数据
    public Integer getValue(String key) {
        return concurrentMap.get(key);
    }

    // 更新数据（若key已存在，则更新；否则插入）
    public void putIfAbsent(String key, int newValue) {
        concurrentMap.putIfAbsent(key, newValue);
    }

    // 并发增加计数
    public void incrementCount(String key) {
        concurrentMap.compute(key, (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMapExample example = new ConcurrentHashMapExample();
        
        // 同时在多个线程中操作同一个ConcurrentHashMap
        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                String threadName = Thread.currentThread().getName();
                example.incrementCount(threadName);
            }
        };

        // 创建并启动两个线程
        Thread t1 = new Thread(task);
        Thread t2 = new Thread(task);

        t1.start();
        t2.start();

        // 等待两个线程完成任务
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 输出每个线程的名字及其对应的计数
        for (String key : example.concurrentMap.keySet()) {
            System.out.println("Thread: " + key + ", Count: " + example.concurrentMap.get(key));
        }
    }
}
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上述示例展示了如何创建和使用ConcurrentHashMap，包括插入、获取、使用putIfAbsent方法防止重复添加以及使用compute方法并发递增计数。在main方法中，我们创建了两个线程，它们都在同一个ConcurrentHashMap上调用了incrementCount方法，以展示其在多线程环境下的并发安全性。