Java中的ConcurrentHashMap

教程

Java

Java ConcurrentHashMap类是并发集合类的一部分。它是哈希表的实现，支持并发检索和更新。在多线程环境中，它用于避免ConcurrentModificationException。

ConcurrentHashMap

如果我们在迭代过程中尝试修改集合，将会抛出ConcurrentModificationException异常。Java 1.5引入了java.util.concurrent包中的并发类，以解决这种情况。ConcurrentHashMap是允许我们在迭代过程中修改Map的Map实现。ConcurrentHashMap的操作是线程安全的。ConcurrentHashMap不允许键和值为null。

Java ConcurrentHashMap示例

ConcurrentHashMap类类似于HashMap，但它是线程安全的并允许在迭代时修改。

package com.journaldev.util;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapExample {

	public static void main(String[] args) {

		//ConcurrentHashMap
		Map<String,String> myMap = new ConcurrentHashMap<String,String>();
		myMap.put("1", "1");
		myMap.put("2", "1");
		myMap.put("3", "1");
		myMap.put("4", "1");
		myMap.put("5", "1");
		myMap.put("6", "1");
		System.out.println("ConcurrentHashMap before iterator: "+myMap);
		Iterator<String> it = myMap.keySet().iterator();

		while(it.hasNext()){
			String key = it.next();
			if(key.equals("3")) myMap.put(key+"new", "new3");
		}
		System.out.println("ConcurrentHashMap after iterator: "+myMap);

		//HashMap
		myMap = new HashMap<String,String>();
		myMap.put("1", "1");
		myMap.put("2", "1");
		myMap.put("3", "1");
		myMap.put("4", "1");
		myMap.put("5", "1");
		myMap.put("6", "1");
		System.out.println("HashMap before iterator: "+myMap);
		Iterator<String> it1 = myMap.keySet().iterator();

		while(it1.hasNext()){
			String key = it1.next();
			if(key.equals("3")) myMap.put(key+"new", "new3");
		}
		System.out.println("HashMap after iterator: "+myMap);
	}

}

输出：

ConcurrentHashMap before iterator: {1=1, 5=1, 6=1, 3=1, 4=1, 2=1}
ConcurrentHashMap after iterator: {1=1, 3new=new3, 5=1, 6=1, 3=1, 4=1, 2=1}
HashMap before iterator: {3=1, 2=1, 1=1, 6=1, 5=1, 4=1}
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.HashMap$HashIterator.nextEntry(HashMap.java:793)
	at java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:828)
	at com.test.ConcurrentHashMapExample.main(ConcurrentHashMapExample.java:44)

明显从输出中可以看出，ConcurrentHashMap 在迭代时负责处理地图中的新条目，而 HashMap 则会抛出 ConcurrentModificationException。让我们仔细查看异常堆栈跟踪。以下语句引发了异常。

String key = it1.next();

这意味着新条目已插入 HashMap，但迭代器失败了。实际上，对集合对象的迭代器是快速失败的，即对集合对象的结构或条目数进行任何修改都会触发异常。

迭代器如何知道集合的修改？

我们已经从 HashMap 中获取了键的集合，然后对其进行迭代。HashMap 包含一个变量来计算修改次数，当调用其 next() 函数获取下一个条目时，迭代器会使用它。HashMap.java:

/**
     * The number of times this HashMap has been structurally modified
     * Structural modifications are those that change the number of mappings in
     * the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
     * rehash).  This field is used to make iterators on Collection-views of
     * the HashMap fail-fast.  (See ConcurrentModificationException).
     */
    transient volatile int modCount;

让我们稍微更改代码，以在插入新条目时退出迭代器循环。我们只需要在 put 调用之后添加一个 break 语句。

if(key.equals("3")){
	myMap.put(key+"new", "new3");
	break;
}

使用上述代码的输出：

ConcurrentHashMap before iterator: {1=1, 5=1, 6=1, 3=1, 4=1, 2=1}
ConcurrentHashMap after iterator: {1=1, 3new=new3, 5=1, 6=1, 3=1, 4=1, 2=1}
HashMap before iterator: {3=1, 2=1, 1=1, 6=1, 5=1, 4=1}
HashMap after iterator: {3=1, 2=1, 1=1, 3new=new3, 6=1, 5=1, 4=1}

如果键值被修改会发生什么？

如果我们不添加新条目而是更新现有的键值对会怎么样？会抛出异常吗？让我们修改原始程序的代码然后测试一下。

//myMap.put(key+"new", "new3");
myMap.put(key, "new3");

不会有任何异常，因为集合被修改了，但其结构保持不变。

ConcurrentHashMap

Java ConcurrentHashMap示例

迭代器如何知道集合的修改？

如果键值被修改会发生什么？

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