队列的线程安全映射答案

【问题标题】：Thread safe Map of Queues队列的线程安全映射
【发布时间】：2014-10-21 21:13:21
【问题描述】：

我想实现一个线程安全的队列映射。

我打算从一张空地图开始。如果键不存在，我想用一个新的队列创建一个新的 Map 条目。如果密钥确实存在，我想添加到队列中。我建议的实现如下：

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;

public class StackOverFlowExample {

    private final Map<String, ConcurrentLinkedQueue<String>> map = new ConcurrentHashMap<>();

    public void addElementToQueue(String key, String value){
        if (map.containsKey(key)){
            map.get(key).add(value);
        }
        else{
            ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
            queue.add(value);
            map.put(key, queue);
        }           
    }    
}

我担心的是，当多个线程尝试向 Map 添加新值时，第一个线程会将新的 Map 条目与新的 Queue 放在一起，第二个将等待，然后为 key 放置一个新的队列，而不是而不是添加到队列中。我的并发/并发 API 知识充其量是微不足道的。也许并发是就地避免这种情况？建议将不胜感激。

【问题讨论】：

标签： java multithreading queue concurrenthashmap

【解决方案1】：

这种模式可能已经在 SO 上发布过很多次（有效地添加到并发地图中）：

Queue<String> q = map.get(key);
if(q == null) {
  q = new ConcurrentLinkedQueue<String>();
  Queue<String> curQ = map.putIfAbsent(key, q);
  if(curQ != null) {
    q = curQ;
  }
}
q.add(value);

请注意，从 Java 8 开始，这可以替换为 computeIfAbsent()。

【讨论】：

if(curQ != null) { q = curQ; } 这种情况永远不会被执行。
@Shine - 这里的想法是 map 正在同时被修改，因此给定 key 的值可能在初始 get() 和 putIfAbsent() 调用之间发生了变化跨度>

【解决方案2】：

所以你担心线程 A 和线程 B 会执行以下操作：

thread A: lock ConcurrentHashMap Look for Queue "x" (not found) unlock ConcurrentHashMap create Queue "x" lock ConcurrentHashMap Insert Queue X unlock ConcurrentHashMap Thread B: Lock ConcurrentHashMap (while thread A is in 'create Queue X') look for queue X (not found) unlock ConcurrentHashMap (thread A then gets lock) create Queue "x" v2 lock ConcurrentHashMap Insert Queue X v2 (overwriting the old entry) unlock ConcurrentHashMap

这实际上是一个真正的问题，但可以通过将 AddElementToQueue 设置为同步方法来轻松解决。那么在任何给定时间，AddElementToQueue 内只能有一个线程，因此第一个“解锁”和第二个“锁定”之间的同步漏洞被关闭。

因此

public synchronized void addElementToQueue(String key, String value){

应该可以解决您丢失队列的问题。

【讨论】：

如果 ConcurrentHashMap 在检索时使用锁定，那将是有意义的。它没有。
嗯，对，ConcurrentHashMap“仅仅”使用了具有多阅读器弹性的数据结构。锁定仅由编写者在从地图中添加或删除元素所需的短暂时间内使用。我一直忘记那个实现细节，因为从编程的角度来看它真的无关紧要。问题依旧出现在同一个地方（同时“X是否存在于hashmap中”和“创建一个新的hashmap”同时出现），解决方法是一样的——同步addElementToQueue方法。
使用同步块，他并不真正需要并发数据结构，除非代码有更多。
正如这个特定的 StackOverflow 条目所解释的，如果他有多个线程，这是一个不好的建议：stackoverflow.com/questions/1003026/hashmap-concurrency-issue
该链接中的问题专门指的是“无锁定”，这不是我所说的。

【解决方案3】：

如果 Java 8 是一个选项：

public void addElementToQueue(String key, String value) {
    map.merge(key, new ConcurrentLinkedQueue<>(Arrays.asList(value)), (oldValue, coming) -> {
        oldValue.addAll(coming);
        return oldValue;
    });
}

【讨论】：