JUC - ConcurrentMap

[ ConcurrentMap ]

|- ConcurrentHashMap

|- ConcurrentSkipListMap

一、ConcurrentMap 主要方法

只有以下四个方法，能够保证是原子操作的。 ConcurrentHashMap和 ConcurrentSkipListMap的其他方法无法保证原子性。

1. V putIfAbsent(K key,V value) ：

如果不存在key对应的值，则将value以key加入Map，并返回null，否则返回key对应的旧值。相当于

if (!map.containsKey(key))

return map.put(key, value);

else

return map.get(key);

如果该接口实现不允许添加null值（jdk提供的两个类都是如此），可以通过断返回值是否为null验证是否添加成功。

V ret = putIfAbsent(key, value);

if(ret == null){

//sucess

}else{

//fail to add, key exists

}

2. boolean remove(Object key, Object value) :

仅当key-value键值对存在时，才移除该键值。相当于

if (map.containsKey(key) && map.get(key).equals(value)) {

map.remove(key);

return true;

} else return false;

3. V replace(K key, V value) ：

仅当key存在时，才将value添加进map，否则返回null。与putIfAbsent（）相反。相当于

if (map.containsKey(key)) {

return map.put(key, value);

} else return null;

4. boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) ：

仅当key存在并且对应值为oldValue时，才将newValue添加进map，并返回true，否则返回false。相当于

if (map.containsKey(key) && map.get(key).equals(oldValue)) {

map.put(key, newValue);

return true;

} else return false;

二、ConcurrentHashMap实现线程安全的原理

一个ConcurrentHashMap 由多个segment 组成，每个segment 包含一个Entity 的数组。通过hash() 函数得到key 的哈希值，在得到相应的segment，在通过segment 存储Entity。这里比HashMap 多了一个segment 类。该类继承了ReentrantLock 类，所以本身是一个锁。当多线程对ConcurrentHashMap 操作时，不是完全锁住map， 而是锁住相应的segment 。这样提高了并发效率。

缺点：当遍历map 中的元素时，需要获取所有的segment 的锁，使用遍历时慢。锁的增多，占用了系统的资源。使得对整个集合进行操作的一些方法（例如 size() 或 isEmpty() ）的实现更加困难，因为这些方法要求一次获得许多的锁，并且还存在返回不正确的结果的风险。

一些细节：

1、public V get(Object key)不涉及到锁，也就是说获得对象时没有使用锁；

2、keySet().iterator()及keys()，获取的Iterator、Enumeration变量是单线程访问安全的，多线程访问时要么生成多个Iterator、Enumeration(通过调用相应的获取方法)，要么以ConcurrentHashMap变量为锁进行同步(synchronized该变量)；ConcurrentHashMap变量是多线程访问安全的，尽管是多线程访问，多数情况下应该没有锁争用；

3、put、remove方法要使用锁，但并不一定有锁争用，原因在于ConcurrentHashMap将缓存的变量分到多个Segment，每个Segment上有一个锁，只要多个线程访问的不是一个Segment就没有锁争用，就没有堵塞，各线程用各自的锁，ConcurrentHashMap缺省情况下生成16个Segment，也就是允许16个线程并发的更新而尽量没有锁争用；

4、Iterator、Enumeration获得的对象，不一定是和其它更新线程同步，获得的对象可能是更新前的对象。ConcurrentHashMap允许一边更新、一边遍历，因为他的遍历器的next()方法, 每次都是返回一个new的WriteThroughEntry, 这个东西保证了你在获取到Entry以后即使Map遭到修改, 也不会影响你当前遍历的结果。但是, 如果你对WriteThroughEntry进行setValue操作, 还是可以影响到原来的map的。

5、有些情况下这种不一致是允许的，如果需要最大的性能、吞吐量，则正好使用ConcurrentHashMap。

三、ConcurrentSkipListMap 实现线程安全的原理

所有的修改操作都是使用CAS（UNSAFE.compareAndSwapObject()），只要失败就会重试，直至成功，所以就算多线程并发操作也不会出现错误，而且通过CAS避免了使用锁，性能比用锁好很多。