ConcurrentHashMap 和复合操作

Question

Hashtable 和 Collections.synchronizedMap 是线程安全的，但仍然是复合操作，例如

if (!map_obj.containsKey(key)) {
   map_obj.put(key, value);
}

需要外部同步为：

synchronized(map_obj) {
    if (!map_obj.containsKey(key)) {
       map_obj.put(key, value);
    }
}

假设我们有 ConcurrentHashMap(CHM) 而不是 Hashtable 或 HashMap。 CHM为上述复合操作提供了另一种putIfAbsent()方法，从而无需外部同步。

但假设 CHM 没有提供putIfAbsent()。那么我们可以编写如下代码：

synchronized(concurrenthashmap_obj) {
    if (!concurrenthashmap_obj.containsKey(key)) {
       concurrenthashmap_obj.put(key, value);
    }
}

我的意思是我们可以在 CHM 对象上使用外部同步吗？它会工作吗？

对于上述复合操作，CHM 中有putIfAbsent() 方法，但是如果我们使用 CHM，我们如何实现其他复合操作的线程安全。我的意思是我们可以在 CHM 对象上使用外部同步吗？

Answer 1

不，您不能使用外部同步来确保ConcurrentHashMap 上的复合操作的原子性。

确切地说，您可以使用外部同步来确保复合操作的原子性，但前提是所有使用ConcurrentHashMap 的操作也都在同一个锁上同步（尽管在此使用ConcurrentHashMap 没有意义case - 你可以用普通的HashMap替换它。

外部同步方法适用于Hashtable 和Collections.synchronizedMap()，只是因为它们保证它们的原始操作也是synchronized 在这些对象上的。由于ConcurrentHashMap 不提供这样的保证，原始操作可能会干扰您的复合操作的执行，从而破坏它们的原子性。

但是，ConcurrentHashMap 提供了许多可用于以乐观方式实现复合操作的方法：

• putIfAbsent(key, value)
• remove(key, value)
• replace(key, value)
• replace(key, oldValue, newValue)

您可以使用这些操作来实现某些复合操作而无需显式同步，就像您对AtomicReference 等所做的一样。

Answer 2

没有任何理由你不能。传统同步适用于所有事物，没有针对它们的特殊例外。 ConcurrentHashMaps 只是使用更优化的线程安全机制，如果您想做更复杂的事情，回退到传统同步实际上可能是您唯一的选择（即使用锁）。

Answer 3

您始终可以使用synchronized 块。 java.util.concurrent 中的精美集合并没有禁止它，它们只是使其对于大多数常见用例来说是多余的。如果您正在执行复合操作（例如 - 您想要插入两个必须始终具有相同值的键），那么您不仅可以使用外部同步 - 您必须。

例如：

String key1 = getKeyFromSomewhere();
String key2 = getKeyFromSomewhereElse();
String value = getValue();

// We want to put two pairs in the map - [key1, value] and [key2, value]
// and be sure that in any point in time both key1 and key2 have the same 
// value
synchronized(concurrenthashmap_obj) {
    concurrenthashmap_obj.put(key1, value);

    // without external syncronoziation, key1's value may have already been
    // overwritten from a different thread!
    concurrenthashmap_obj.put(key2, value);
}

Answer 4

由于 ConcurrentHashMap 实现了 Map 接口，它确实支持每个基本 Map 的所有功能。所以是的：您可以像使用任何其他地图一样使用它，而忽略所有额外的功能。但是这样你就会有一个更慢的 HashMap。

同步 Map 和并发 Map 之间的主要区别——顾名思义——并发性。想象一下，您有 100 个线程想要从 Map 中读取数据，如果您 synchronize 您阻塞了 99 个线程并且 1 个线程可以完成工作。如果您使用并发，100 个线程可以同时工作。

现在，如果您考虑使用线程的实际原因，您很快就会得出结论，您应该尽可能摆脱所有可能的 synchronized 块。

Answer 5

这完全取决于“其他复合操作”和“工作”的含义。同步与 ConcurrentHashMap 的工作方式与它与任何其他对象的工作方式完全相同。

因此，如果您希望将某些复杂的共享状态更改视为原子更改，那么对该共享状态的所有访问都必须在同一个锁上同步。这个锁可能是地图本身，也可能是另一个对象。

Answer 6

关于java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

• “在依赖线程安全但不依赖同步细节的程序中与 Hashtable 完全互操作：它们不会抛出 ConcurrentModificationException。”

• “允许更新操作之间的并发”

关于java内存

一般而言，从同步的角度来看，读取是安全的，但从内存的角度来看却不是。

另见“http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-jtp03304/”。

所以应该使用synchronizaton 和volatile 来管理并发读取（相对于写入）。

关于 putIfAbsent

putIfAbsent 是你的friend：

如果指定的键尚未与值关联，则关联 它与给定的

value. This is equivalent to
   if (!map.containsKey(key))
       return map.put(key, value);
   else
       return map.get(key);

除了动作是！！！原子地执行！！！