如果需要使 Map 线程安全,大致有这么四种方法:
1、使用 synchronized 关键字,这也是最原始的方法。代码如下
Java代码
synchronized(anObject)
{
value = map.get(key);
}
Java代码
synchronized(anObject)
{
value = map.get(key);
}
JDK1.2
提供了
Collections.synchronizedMap(originMap) 方法,同步方式其实和上面这段代码相同。
2、使用 JDK1.5 提供的锁(java.util.concurrent.locks.Lock)。代码如下
Java代码
lock.lock();
value = map.get(key);
lock.unlock();
Java代码
lock.lock();
value = map.get(key);
lock.unlock();
3、实际应用中,可能多数操作都是读操作,写操作较少。针对这种情况,可以使用 JDK1.5 提供的读写锁(java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock)。代码如下
Java代码
rwlock.readLock().lock();
value
= map.get(key);
rwlock.readLock().unlock();
Java代码
rwlock.readLock().lock();
value
= map.get(key);
rwlock.readLock().unlock();
这样两个读操作可以同时进行,理论上效率会比方法 2 高。
4、使用 JDK1.5 提供的
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类。该类将 Map 的存储空间分为若干块,每块拥有自己的锁,大大减少了多个线程争夺同一个锁的情况。代码如下
Java代码
value = map.get(key); //同步机制内置在 get 方法中
Java代码
value
= map.get(key); //同步机制内置在 get 方法中
写了段测试代码,针对这四种方式进行测试,结果见附图。测试内容为 1 秒钟所有 get 方法调用次数的总和。为了比较,增加了未使用任何同步机制的情况(非安全!)。理论上,不同步应该最快。
我的 CPU 是双核的(Core 2 Duo E6300),因此太多线程也没啥意义,所以只列出了单线程、两个线程和五个线程的情况。更多线程时,CPU 利用率提高,但增加了线程调度的开销,测试结果与五个线程差不多。
从附图可以看出:
1、不同步确实最快,与预期一致。
2、四种同步方式中,ConcurrentHashMap 是最快的,接近不同步的情况。
3、synchronized 关键字非常慢,比使用锁慢了两个数量级。真是大跌眼镜,我很迷惑为什会 synchronized 慢到这个程度。
4、使用读写锁的读锁,比普通所稍慢。这个比较意外,可能硬件或测试代码没有发挥出读锁的全部功效。
结论:
1、如果 ConcurrentHashMap 够用,则使用 ConcurrentHashMap。
2、如果需自己实现同步,则使用 JDK1.5 提供的锁机制,避免使用 synchronized 关键字。
package com.example.thread;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
public class MapTest {
public static final int THREAD_COUNT = 1;
public static final int MAP_SIZE = 1000;
public static final int EXECUTION_MILLES = 1000;
public static final int[] KEYS = new int[100];
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 初始化
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < KEYS.length; ++i) {
KEYS[i] = rand.nextInt();
}
// 创建线程
long start = System.currentTimeMillis();
Thread[] threads = new Thread[THREAD_COUNT];
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) {
//threads[i] = new UnsafeThread();// 7445176(1015ms)
//threads[i] = new SynchronizedThread();// 5015406(1000ms)
//threads[i] = new LockThread(); // 4626827(1016ms)
// threads[i] = new ReadLockThread(); // 3997433(1015ms) 2
threads[i] = new ConcurrentThread(); // 6458753(1016ms)
threads[i].start();
}
// 等待其它线程执行若干时间
Thread.sleep(EXECUTION_MILLES);
// 统计 get 操作的次数
long sum = 0;
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) {
sum += threads[i].getClass().getDeclaredField("count").getLong(threads[i]);
}
long millisCost = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println(sum + "(" + (millisCost) + "ms)");
System.exit(0);
}
public static void fillMap(Map<Integer, Integer> map) {
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < MAP_SIZE; ++i) {
map.put(rand.nextInt(), rand.nextInt());
}
}
}
package com.example.thread;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class UnsafeThread extends Thread{
private static Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
public long count = 0;
static {
MapTest.fillMap(map);
}
public void run() {
for (;;) {
int index = (int) (count % MapTest.KEYS.length);
map.get(MapTest.KEYS[index]);
++count;
}
}
}
package com.example.thread;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SynchronizedThread extends Thread {
private static Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
public long count = 0;
static {
MapTest.fillMap(map);
}
public void run() {
for (;;) {
int index = (int) (count % MapTest.KEYS.length);
// synchronized (SynchronizedThread.class) {
synchronized (new Integer(MapTest.KEYS[index])) {
map.get(MapTest.KEYS[index]);
}
++count;
}
}
}
package com.example.thread;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class LockThread extends Thread {
private static Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
private static Lock lock = new ReentrantLock();
public long count = 0;
static {
MapTest.fillMap(map);
}
public void run() {
for (;;) {
int index = (int) (count % MapTest.KEYS.length);
lock.lock();
map.get(MapTest.KEYS[index]);
lock.unlock();
++count;
}
}
}
package com.example.thread;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class ReadLockThread extends Thread {
private static Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
private static Lock lock = new ReentrantReadWriteLock().readLock();
public long count = 0;
static {
MapTest.fillMap(map);
}
public void run() {
for (;;) {
int index = (int) (count % MapTest.KEYS.length);
lock.lock();
map.get(MapTest.KEYS[index]);
lock.unlock();
++count;
}
}
}
package com.example.thread;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class ConcurrentThread extends Thread {
private static Map<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<Integer, Integer>();
public long count = 0;
static {
MapTest.fillMap(map);
}
public void run() {
for (;;) {
int index = (int) (count % MapTest.KEYS.length);
map.get(MapTest.KEYS[index]);
++count;
}
}
}