Java의 Hashmap과 ConsherthashMap에 대한 깊은 다이빙

Hashmap은 스레드 안전이 아니며 단일 스레드 환경 또는 외부 동기화에서만 사용해야하며 ConscrerthAshmap은 스레드 안전이며 동시 액세스를 위해 설계되었습니다. 2. Hashmap은 NULL 키와 값을 허용하는 반면, ConsurenTashMap은 NULL을 사용하는 경우 NULLPOINTEREXCEMPLECT를 던집니다. 3. Hashmap은 반복하는 동안 구조 수정에 동시 변형을 던지는 실패한 반복기를 사용하지만 ConsurenThashMap 은이 예외를 던지지 않는 약하게 일관된 반복기를 제공합니다. 4. 내부적으로 Hashmap은 잠금없이 배열 링크 된 목록/트리 구조에 의존하는 반면, ConspernthashMap은 스레드 안전을 위해 세분화 된 버킷 레벨 동기화 및 CAS 작업을 사용합니다. 5. ConsurenThashMap은 잠금이없는 읽기 작업 및 ComputeIfAbsent와 같은 원자 업데이트 방법으로 인해 다중 스레드 시나리오에서 더 나은 확장 성을 제공합니다. 6. 단일 스레드 성능 및 널 지원에 해시 맵을 사용하십시오. 스레드-안전, 캐시 또는 공유 상태 관리와 같은 고 대회 애플리케이션에는 ConcurRenthashMap을 사용하십시오.

Java의 HashMap 및 ConcurrentHashMap 은 Java 응용 프로그램에서 가장 널리 사용되는 MAP 구현 중 하나입니다. 내부 작업, 성능 특성 및 스레드 안전성은 크게 다릅니다. 확장 가능하고 신뢰할 수있는 응용 프로그램을 구축 할 때 이러한 차이를 이해하는 것이 중요합니다.

HashMap 부터 시작하여 ConcurrentHashMap 으로 이동 한 후 마지막으로 주요 영역에서 비교해 보겠습니다.

1. 해시 맵 : 단순성과 속도 (그러나 스레드-안전하지는 않음)

HashMap 은 Java Collections 프레임 워크의 일부이며 기본 해시 테이블 구현을 제공합니다. null 키와 값을 허용하며 이상적인 조건에서 get 및 put 을위한 평균 O (1) 시간 복잡성을 제공합니다.

내부적으로 작동하는 방식

• 배열 링크 된 목록/트리 구조 :
  HashMap Node (또는 Entry ) 객체를 사용합니다. 각 노드에는 키 값 쌍, 해시 및 다음 노드에 대한 참조 (충돌 처리 용)가 들어 있습니다.

• 해싱 :
  키의 hashCode() 내부 배열에서 인덱스를 계산하는 데 사용됩니다. 두 키에 동일한 해시 (충돌)가 있으면 링크 된 목록을 사용하여 동일한 버킷에 저장됩니다.

  

• 충돌 처리 :
  버킷이 임계 값 (기본 8)을 넘어 자라고 테이블이 충분히 큰 경우 링크 된 목록은 균형 잡힌 트리 (빨간색 검정 트리)로 변환되어 O (n)에서 O (log n)로 조회 시간을 줄입니다.

• 크기 조정 :
  항목 수가 부하 계수 (기본 0.75) × 용량을 초과하면 맵이 크기가 크게 조정되어 버킷 어레이를 연결하고 모든 항목을 다시 해싱합니다. 이것은 비싸고 일시 중지를 유발할 수 있습니다.

주요 제한

• 스레드-안전하지 않음 : 동시 수정은 레이스 조건으로 이어질 수 있습니다.
• 실패 반복자 : 반복 중에지도가 구조적으로 수정되면 ( ConcurrentModificationException Iterator.remove() 를 통해 제외).
• 높은 경합에서 성능 저하 : 외부 동기화없이 접근하는 다중 스레드는 내부 구조를 손상시킬 수 있습니다 (예 : 이전 버전의 크기 조정 중 무한 루프).

⚠️ 동기화없이 다중 스레드 환경에서 HashMap 사용하지 마십시오.

2. ConcurrenthashMap : 스레드-안전 및 확장 가능

Java 5에 도입되었고 Java 8에서 크게 개선 된 ConcurrentHashMap 동시 액세스를 위해 설계되었습니다. 전체 맵을 잠그지 않고 스레드 안전성을 제공하여 여러 독자와 동시 업데이트가 가능합니다.

Java 버전의 진화

• Java 7 : 중고 세그먼트 잠금 - 맵은 각각 자체 자물쇠가있는 세그먼트로 나뉩니다. 이것은 다른 세그먼트에서 동시 쓰기를 허용했습니다.
• Java 8 : 개별 버킷 및 CA (비교 및 스웨이) 작업의 synchronized 블록을 사용하여 세그먼트를 세분화 한 상태로 교체했습니다. 이것은 확장 성을 향상시키고 경합이 감소했습니다.

그것이 동시성을 달성하는 방법

• 잠금 스트립 (Java Pre-Java 8) : 여러 자물쇠가 맵의 다른 부분을 보호합니다.
• 노드 레벨 동기화 (Java 8) : 쓰기 작업 중에 각 버킷을 독립적으로 잠글 수 있습니다.
• CAS 작업 : 원자 업데이트에 사용됩니다 (예 : 버킷에 첫 번째 노드 삽입).
• 나무 쓰레기통 : HashMap 마찬가지로 양동이는 높은 충돌로 나무가 될 수 있습니다.

스레드 안전 작업

• 모든 작업 ( get , put , remove , compute 등)은 스레드 안전입니다.
• 외부 동기화가 필요하지 않습니다.
• 반복자는 ConcurrentModificationException 던지지 않습니다 . 그들은 어느 시점에서지도 상태를 반영합니다 (약하게 일관성).

유용한 동시 방법

Java 8 동시성 하에서 안전한 기능 스타일 방법 :

• computeIfAbsent(key, mappingFunction)
• merge(key, value, remappingFunction)
• forEach(BiConsumer)

이들은 캐싱 시나리오에서 특히 유용합니다.

 cache.computeifabsent ( "key", k-> ExpensiveComputation ());

3. Hashmap vs Concurrenthashmap : 주요 차이점

4. 언제 어느 것을 사용해야합니까?

HashMap 다음과 같이 사용하십시오.

• 당신은 단일 스레드 컨텍스트에 있습니다.
• null 키 또는 값을 저장해야합니다.
• 스레드에서 공유되지 않은 로컬, 단기 맵을 구축하고 있습니다.
• 성능은 중요하며 동시성은 문제가되지 않습니다.

ConcurrentHashMap 다음과 같이 사용하십시오.

• 여러 스레드가 동시에 읽고 씁니다.
• 외부 동기화없이 높은 처리량이 필요합니다.
• 캐시, 레지스트리 또는 공유 상태를 구현하고 있습니다.
• computeIfAbsent 와 같은 원자 연산을 사용하려고합니다.

? 이것을하지 마십시오 :

 동기화 된 (지도) {
    if (! map.containskey (key)) {
        map.put (키, 값);
    }
}

이것은 오류가 발생하고 비효율적입니다. 대신 사용하십시오 :

 concurrentMap.putifabsent (키, 값);

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최종 생각

• HashMap 은 간단하고 빠르며 비 콘유트 사용에 적합합니다.
• ConcurrentHashMap 은 스레드 안전 맵의 선택으로, 너무 많은 성능을 희생하지 않고 동시성과 안전성이 높습니다.
• Java 8의 내부 재 설계는 세그먼트 잠금을 제거하고 CAS 및 세밀한 동기화를 수용함으로써 ConcurrentHashMap 더욱 효율적으로 만들었습니다.

이러한 맵을 더 깊은 수준으로 이해하면 더 나은 디자인 결정, 특히 고성능 동시 Java 응용 프로그램을 구축 할 때 더 나은 디자인 결정을 내릴 수 있습니다.

기본적으로 스레드에서 맵을 공유하는 경우 ConcurrentHashMap 사용하십시오. 마법은 아니지만 가깝습니다.

위 내용은 Java의 Hashmap과 ConsherthashMap에 대한 깊은 다이빙의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!