问九:如何设计一个线程安全的HashMap?
1. 将所有public方法都加上synchronized: 相当于设置了一把全局锁,所有操作都需要先获取锁(比如直接使用Collections.synchronizedMap()方法对其进行加锁操作),java.util.HashTable就是这么做的,性能很低
2.由于每个桶在逻辑上是相互独立的,将每个桶都加一把锁,如果两个线程各自访问不同的桶,就不需要争抢同一把锁了。这个方案的并发性比单个全局锁的性能要好,不过锁的个数太多,也有很大的开销。
3.锁分离(Lock Stripping)技术:第2个方法把锁的压力分散到了多个桶,理论上是可行的的,但是假设有1万个桶,就要新建1万个ReentrantLock实例,开销很大。可以将所有的桶均匀的划分为16个部分,每一部分成为一个段(Segment),每个段上有一把锁,这样锁的数量就降低到了16个,JDK 7里的java.util.concurrent.ConcurrentHashMap就是这个思路。
4. 在JDK8里,ConcurrentHashMap的实现又有了很大变化,它在锁分离的基础上,大量利用了了CAS指令。并且底层存储有一个小优化,当链表长度太长(默认超过8)时,链表就转换为红黑树。链表太长时,增删查改的效率比较低,改为红黑树可以提高性能。实现的难度有点高,JDK8里的ConcurrentHashMap有6000多行代码,JDK7才1500多行。