ConcurrentHashMap 内部是如何工作的？

Question

我正在阅读有关 Java 并发的 Oracle 官方文档，我想知道返回的Collection之间有什么区别

public static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c);

并使用例如

ConcurrentHashMap 。 我假设我在HashMap上使用synchronizedCollection(Collection<T> c) 。 我知道一般来说，同步集合本质上只是我的HashMap的装饰器，因此很明显ConcurrentHashMap的内部结构有所不同。 你有关于这些实现细节的一些信息吗？

编辑：我意识到源代码是公开可用的： ConcurrentHashMap.java

Answer 1

我会阅读ConcurrentHashMap的来源，因为它的细节相当复杂。 总之它有

• 可以独立锁定的多个分区。 （默认为 16）
• 使用并发锁操作来保证线程安全而不是同步。
• 具有线程安全迭代器。 synchronizedCollection 的迭代器不是线程安全的。
• 不暴露内部锁。 synchronizedCollection 确实如此。

Answer 2

ConcurrentHashMap与java.util.HashTable类非常相似，除了ConcurrentHashMap提供比HashTable或synchronizedMap更好的并发性。 ConcurrentHashMap在您读取 Map 时不会锁定它。 此外， ConcurrentHashMap在写入时不会锁定整个Map 。 它只在内部锁定正在写入的Map部分。

另一个区别是，如果ConcurrentHashMap在迭代时发生更改，则 ConcurrentHashMap 不会抛出ConcurrentModificationException 。 Iterator并非设计为由多个线程使用，而synchronizedMap可能会抛出ConcurrentModificationException

Answer 3

这篇文章帮助我理解了为什么 ConcurrentHashMap 比 Hashtable 更好并且和 HashMap 一样好

Hashtable 提供对其条目的并发访问，但需要注意的是，整个映射被锁定以执行任何类型的操作。 虽然这种开销在正常负载下的 web 应用程序中是可以忽略的，但在重负载下，它可能会导致响应时间延迟和服务器无缘无故地负担过重。

这就是 ConcurrentHashMap 的用武之地。它们提供了 Hashtable 的所有功能，并且性能几乎与 HashMap 一样好。 ConcurrentHashMap 通过一个非常简单的机制来实现这一点。 该集合默认维护一个包含 16 个锁的列表，而不是地图范围的锁，每个锁用于保护（或锁定）地图的单个存储桶。 这实际上意味着 16 个线程可以一次修改集合（只要它们都在不同的存储桶上工作）。 事实上，这个集合没有执行锁定整个地图的操作。 集合的并发级别，可以在不阻塞的情况下同时修改它的线程数，可以增加。 然而，更高的数字意味着维护这个锁列表的开销更大。

Answer 4

Hashtable的“可扩展性问题”在Collections.synchronizedMap(Map)以完全相同的方式存在——它们使用非常简单的同步，这意味着只有一个线程可以同时访问映射。

当您进行简单的插入和查找时，这不是什么大问题（除非您非常密集地执行此操作），但是当您需要遍历整个 Map 时会成为一个大问题，这对于大型 Map 可能需要很长时间 - 而一个线程这样做，所有其他线程如果要插入或查找任何内容都必须等待。

ConcurrentHashMap使用非常复杂的技术来减少同步的需要，并允许多个线程在没有同步的情况下并行读取访问，更重要的是，它提供了一个不需要同步的迭代器，甚至允许在交互期间修改 Map（尽管它不保证是否会返回在迭代期间插入的元素）。

Answer 5

synchronizedCollection()返回的是一个对象，其所有方法都在this上同步，因此此类包装器上的所有并发操作都被序列化。 ConcurrentHashMap 是一个真正的并发容器，具有优化的细粒度锁定以保持尽可能低的争用。 看看源代码，你会看到它里面的内容。

Answer 6

ConcurrentHashMap 实现了提供并发性的 ConcurrentMap。 在内部，它的迭代器被设计为一次仅由一个线程使用，以保持同步。 此映射在并发中被广泛使用。