Menyelam jauh ke hashmap java dan serentak

HashMap bukanlah benang-selamat dan hanya boleh digunakan dalam persekitaran tunggal atau dengan penyegerakan luaran, manakala concurrenthashmap adalah benang selamat dan direka untuk akses serentak. 2. HashMap membolehkan kekunci dan nilai null, sedangkan serentak yang melemparkan nullPointerexception jika null digunakan. 3. HashMap menggunakan Iterator Fail-Fast yang melemparkan ConcurrentModificationException pada pengubahsuaian struktur semasa lelaran, tetapi serentak yang disediakan memberikan lelaran yang konsisten yang tidak konsisten yang tidak membuang pengecualian ini. 4. Secara dalaman, HashMap bergantung pada struktur senarai/pokok yang dipautkan array tanpa mengunci, manakala serentakHashMap menggunakan penyegerakan level baldi halus dan operasi CAS untuk keselamatan benang. 5. ConcurrentHashMap menawarkan skalabiliti yang lebih baik dalam senario berbilang threaded kerana operasi bacaan bebas kunci dan kaedah kemas kini atom seperti ComputeifabSent. 6. Gunakan hashmap untuk prestasi tunggal dan sokongan null; Gunakan ConcurrentHashMap untuk benang-selamat, aplikasi tinggi-concurrency seperti cache atau pengurusan negeri yang dikongsi.

HashMap Java dan ConcurrentHashMap adalah dua pelaksanaan peta yang paling banyak digunakan dalam aplikasi Java. Walaupun mereka berkhidmat dengan tujuan yang sama-menyimpan pasangan nilai utama-kerja dalaman mereka, ciri-ciri prestasi, dan keselamatan benang berbeza dengan ketara. Memahami perbezaan ini adalah penting apabila membina aplikasi berskala dan boleh dipercayai.

Mari kita menyelam mendalam ke dalam kedua -duanya, bermula dengan HashMap , kemudian berpindah ke ConcurrentHashMap , dan akhirnya membandingkannya dalam bidang utama.

1. HashMap: kesederhanaan dan kelajuan (tetapi tidak selamat thread)

HashMap adalah sebahagian daripada rangka koleksi Java dan menyediakan pelaksanaan jadual hash asas. Ia membolehkan kunci dan nilai null , dan menawarkan kerumitan masa O (1) purata untuk get dan put operasi di bawah keadaan yang ideal.

Bagaimana ia berfungsi secara dalaman

• Array Linked List/Tree Struktur :
  HashMap menggunakan pelbagai objek Node (atau Entry ). Setiap nod memegang pasangan nilai utama, hash, dan rujukan kepada nod seterusnya (untuk pengendalian perlanggaran).

• Hashing :
  hashCode() digunakan untuk mengira indeks dalam array dalaman. Jika dua kunci mempunyai hash yang sama (perlanggaran), ia disimpan dalam baldi yang sama menggunakan senarai yang dipautkan.

  

• Pengendalian Perlanggaran :
  Apabila baldi tumbuh di luar ambang (lalai 8), dan jadualnya cukup besar, senarai yang dipautkan diubah menjadi pokok seimbang (pokok merah hitam) untuk mengurangkan masa carian dari O (n) ke O (log n).

• Saiz semula :
  Apabila bilangan penyertaan melebihi faktor beban (lalai 0.75) × kapasiti, peta diubah saiznya -menggabungkan array baldi dan memulihkan semua penyertaan. Ini mahal dan boleh menyebabkan jeda.

Batasan utama

• Bukan Safe Thread : Pengubahsuaian serentak boleh membawa kepada keadaan kaum.
• Itersator Fail-Fast : Jika peta diubahsuai secara struktural semasa lelaran (kecuali melalui Iterator.remove() ), ConcurrentModificationException dilemparkan.
• Prestasi yang lemah di bawah pertarungan yang tinggi : pelbagai benang mengaksesnya tanpa penyegerakan luaran boleh merosakkan struktur dalaman (contohnya, gelung tak terhingga semasa mengubah saiz dalam versi lama).

⚠️ tidak pernah menggunakan HashMap dalam persekitaran pelbagai threaded tanpa penyegerakan.

2. ConcurrentHashMap: Thread-selamat dan berskala

Diperkenalkan di Java 5 dan meningkat dengan ketara di Java 8, ConcurrentHashMap direka untuk akses serentak. Ia menyediakan keselamatan benang tanpa mengunci keseluruhan peta, yang membolehkan beberapa pembaca dan kemas kini serentak.

Evolusi di seluruh versi Java

• Java 7 : Mengunci Pengunci Segmented - Peta dibahagikan kepada segmen, masing -masing dengan kunci sendiri. Ini membolehkan menulis serentak dalam segmen yang berbeza.
• Java 8 : Segmen yang digantikan dengan penguncian halus menggunakan blok synchronized pada baldi individu dan operasi CAS (membandingkan-dan-swap). Ini meningkatkan skalabiliti dan berkurangan.

Bagaimana ia mencapai kesesuaian

• Lock Striping (Pra-Java 8) : Kunci berganda melindungi bahagian-bahagian peta yang berlainan.
• Penyegerakan peringkat nod (Java 8) : Setiap baldi boleh dikunci secara bebas semasa operasi menulis.
• Operasi CAS : Digunakan untuk kemas kini atom (contohnya, memasukkan nod pertama dalam baldi).
• Tambang pokok : Seperti HashMap , baldi boleh menjadi pokok di bawah perlanggaran yang tinggi.

Operasi Thread-Safe

• Semua operasi ( get , put , remove , compute , dan lain-lain) adalah benang-selamat.
• Tidak perlu penyegerakan luaran.
• Iterator tidak membuang ConcurrentModificationException -mereka mencerminkan keadaan peta pada satu ketika (lemah konsisten).

Kaedah serentak yang berguna

Java 8 menambah kaedah gaya fungsional yang selamat di bawah kesesuaian:

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

Ini amat berguna dalam senario caching:

 cache.computeifabsent ("kunci", k -> expensiveComputation ());

3. HashMap vs ConcurrentHashMap: Perbezaan Utama

4. Bila hendak menggunakan yang mana?

✅ Gunakan HashMap ketika:

• Anda berada dalam konteks tunggal.
• Anda perlu menyimpan kekunci atau nilai null .
• Anda membina peta tempatan dan jangka pendek yang tidak dikongsi di seluruh benang.
• Prestasi adalah kritikal dan kesesuaian bukanlah kebimbangan.

✅ Gunakan ConcurrentHashMap When:

• Pelbagai benang membaca dan menulis secara serentak.
• Anda memerlukan throughput yang tinggi tanpa penyegerakan luaran.
• Anda melaksanakan cache, pendaftaran, atau negeri yang dikongsi.
• Anda mahu menggunakan operasi atom seperti computeIfAbsent .

? Jangan buat ini:

 disegerakkan (peta) {
    jika (! Map.ContainsKey (key)) {
        peta.put (kunci, nilai);
    }
}

Ini adalah rawan ralat dan tidak cekap. Sebaliknya, gunakan:

 concurrentMap.putifabsent (kunci, nilai);

---

Pemikiran terakhir

• HashMap adalah mudah, cepat, dan sempurna untuk kegunaan tidak berselang-seli.
• ConcurrentHashMap adalah pilihan untuk peta yang selamat, menawarkan kesesuaian dan keselamatan yang tinggi tanpa mengorbankan terlalu banyak prestasi.
• Reka bentuk semula dalaman di Java 8 membuat ConcurrentHashMap lebih cekap dengan menghapuskan kunci segmen dan merangkul CAS dan penyegerakan halus.

Memahami peta ini pada tahap yang lebih mendalam membantu anda membuat keputusan reka bentuk yang lebih baik-terutamanya apabila membina aplikasi Java yang berprestasi tinggi dan serentak.

Pada asasnya, jika anda berkongsi peta di seluruh benang, hanya gunakan ConcurrentHashMap . Ia bukan sihir, tetapi ia dekat.

Atas ialah kandungan terperinci Menyelam jauh ke hashmap java dan serentak. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!