如果需要使 Map 線程安全,大致有這么四種方法:
1、使用 synchronized 關鍵字,這也是最原始的方法。代碼如下
Java代碼
synchronized(anObject)
{
value = map.get(key);
}
Java代碼
synchronized(anObject)
{
value = map.get(key);
}
JDK1.2
提供了
Collections.synchronizedMap(originMap) 方法,同步方式其實和上面這段代碼相同。
2、使用 JDK1.5 提供的鎖(java.util.concurrent.locks.Lock)。代碼如下
Java代碼
lock.lock();
value = map.get(key);
lock.unlock();
Java代碼
lock.lock();
value = map.get(key);
lock.unlock();
3、實際應用中,可能多數操作都是讀操作,寫操作較少。針對這種情況,可以使用 JDK1.5 提供的讀寫鎖(java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock)。代碼如下
Java代碼
rwlock.readLock().lock();
value
= map.get(key);
rwlock.readLock().unlock();
Java代碼
rwlock.readLock().lock();
value
= map.get(key);
rwlock.readLock().unlock();
這樣兩個讀操作可以同時進行,理論上效率會比方法 2 高。
4、使用 JDK1.5 提供的
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 類。該類將 Map 的存儲空間分為若干塊,每塊擁有自己的鎖,大大減少了多個線程爭奪同一個鎖的情況。代碼如下
Java代碼
value = map.get(key); //同步機制內置在 get 方法中
Java代碼
value
= map.get(key); //同步機制內置在 get 方法中
寫了段測試代碼,針對這四種方式進行測試,結果見附圖。測試內容為 1 秒鐘所有 get 方法調用次數的總和。為了比較,增加了未使用任何同步機制的情況(非安全!)。理論上,不同步應該最快。
我的 CPU 是雙核的(Core 2 Duo E6300),因此太多線程也沒啥意義,所以只列出了單線程、兩個線程和五個線程的情況。更多線程時,CPU 利用率提高,但增加了線程調度的開銷,測試結果與五個線程差不多。
從附圖可以看出:
1、不同步確實最快,與預期一致。
2、四種同步方式中,ConcurrentHashMap 是最快的,接近不同步的情況。
3、synchronized 關鍵字非常慢,比使用鎖慢了兩個數量級。真是大跌眼鏡,我很迷惑為什會 synchronized 慢到這個程度。
4、使用讀寫鎖的讀鎖,比普通所稍慢。這個比較意外,可能硬件或測試代碼沒有發揮出讀鎖的全部功效。
結論:
1、如果 ConcurrentHashMap 夠用,則使用 ConcurrentHashMap。
2、如果需自己實現同步,則使用 JDK1.5 提供的鎖機制,避免使用 synchronized 關鍵字。
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();
}
// 創建線程
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();
}
// 等待其它線程執行若干時間
Thread.sleep(EXECUTION_MILLES);
// 統計 get 操作的次數
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;
}
}
}