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如何在Java中使用ConcurrentHashMap进行高并发读写

P粉602998670

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发布时间:2025-10-19 14:13:01

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来源于php中文网

原创

ConcurrentHashMap通过分段锁或CAS提升并发性能,支持高效读写与原子操作。1.7用Segment分段,1.8改用Node数组+CAS+synchronized;读不加锁,写只锁桶头;迭代器弱一致,不抛ConcurrentModificationException。初始化简单:new ConcurrentHashMap(); 推荐使用putIfAbsent、computeIfAbsent、merge等原子方法避免组合操作的线程安全问题,如计数可用merge(key, 1L, Long::sum)。注意设置初始容量减少扩容开销,避免在compute中执行耗时操作,遍历允许并发修改但不保证强一致性。

如何在java中使用concurrenthashmap进行高并发读写

在高并发场景下,ConcurrentHashMap 是 Java 中最常用的线程安全 Map 实现。相比 HashMap(非线程安全)和 HashtableCollections.synchronizedMap()(全表锁),ConcurrentHashMap 通过分段锁机制或 CAS 操作实现了更高的并发读写性能。

1. ConcurrentHashMap 的核心优势

ConcurrentHashMap 在不同 JDK 版本中实现方式略有不同:

  • JDK 1.7 使用 Segment 分段锁,将数据分成多个段,每个段独立加锁,提升并发度。
  • JDK 1.8 改为基于 Node 数组 + 链表/红黑树,结合 CAS + synchronized 对链表头节点加锁,进一步提升性能。

主要优势包括:

  • 支持多线程同时读取,无需加锁。
  • 写操作只锁定局部结构(如桶的头节点),不阻塞整个 map。
  • 迭代器弱一致性,不会抛出 ConcurrentModificationException。

2. 基本使用方法

声明和初始化非常简单:

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap();

// 写操作
map.put("key1", 100);
map.put("key2", 200);

// 读操作
Integer value = map.get("key1");

// 安全地更新(推荐使用原子方法)
map.putIfAbsent("key3", 300); // 如果不存在才插入
map.replace("key1", 100, 150); // CAS 更新

3. 高并发下的安全操作建议

避免在并发环境中使用非原子组合操作。例如以下代码是**不安全的**:

电力公司企业网站(Zblog内核)1.8
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下载
// ❌ 错误示例:非原子操作
if (!map.containsKey("key")) {
  map.put("key", value);
}

应替换为原子方法:

// ✅ 正确做法
map.putIfAbsent("key", value);

其他常用原子方法:

  • computeIfAbsent(key, func):若 key 不存在,则计算并放入值(常用于缓存加载)。
  • computeIfPresent(key, func):若 key 存在,则重新计算值。
  • merge(key, value, function):合并已有值与新值(适合计数、累加等场景)。

示例:线程安全的计数器

ConcurrentHashMap counter = new ConcurrentHashMap();

// 多线程环境下安全累加
counter.merge("pageView", 1L, Long::sum);

4. 性能优化与注意事项

虽然 ConcurrentHashMap 已经很高效,但仍需注意以下几点:

  • 合理设置初始容量和加载因子,减少扩容开销:
    new ConcurrentHashMap(16, 0.75f, 4);
    第三个参数是并发级别(JDK 1.8 后仅供参考)。
  • 避免长时间持有大对象或执行耗时函数在 compute 方法中,防止阻塞其他线程。
  • 遍历时使用 entrySet()、keySet() 等,允许并发修改,但不能保证实时一致性。
  • 如需强一致性视图,需额外同步控制,ConcurrentHashMap 本身提供的是弱一致性读。

基本上就这些。只要善用 putIfAbsent、compute、merge 等原子方法,就能在高并发下安全高效地使用 ConcurrentHashMap。

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