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Java ConcurrentHashMap

原文: https://www.programiz.com/java-programming/concurrenthashmap

在本教程中,我们将借助示例学习 Java ConcurrentHashMap类及其操作。

Java 集合框架的ConcurrentHashMap类提供了线程安全的映射。 也就是说,多个线程可以一次访问该映射,而不会影响映射中条目的一致性。

它实现了ConcurrentMap接口

Java ConcurrentHashMap class implements the ConcurrentMap interface.


创建一个ConcurrentHashMap

为了创建并发的哈希映射,我们必须首先导入java.util.concurrent.ConcurrentHashMap包。 导入包后,就可以在 Java 中创建并发哈希映射。

// ConcurrentHashMap with capacity 8 and load factor 0.6
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers = new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6f); 

在上面的代码中,我们创建了一个名为number的并发哈希映射。

这里,

  • key - 用于关联映射中每个元素(值)的唯一标识符
  • value - 映射中与按键相关联的元素

注意部分new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6)。 在此,第一个参数是capcity,第二个参数是 loadFactor

  • capcity - 此映射的容量为 8。意味着,它可以存储 8 个条目。
  • loadFactor - 此映射的负载因子为 0.6。 这意味着,只要我们的哈希表填充了 60%,条目就会移到新哈希表中,其大小是原始哈希表的两倍。

默认容量和负载系数

可以在不定义其容量和负载因子的情况下创建并发哈希映射。 例如,

// ConcurrentHashMap with default capacity and load factor
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers1 = new ConcurrentHashMap<>(); 

默认,

  • 映射的容量将为 16
  • 负载系数将为 0.75

从其他映射创建ConcurrentHashMap

这是我们如何创建包含其他映射的所有元素的并发哈希映射。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.HashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Creating a hashmap of even numbers
        HashMap<String, Integer> evenNumbers = new HashMap<>();
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);
        System.out.println("HashMap: " + evenNumbers);

        // Creating a concurrent hashmap from other map
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>(evenNumbers);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
} 

输出

HashMap: {Four=4, Two=2}
ConcurrentHashMap: {Four=4, Two=2, Three=3} 

ConcurrentHashMap的方法

ConcurrentHashMap类提供允许我们在映射上执行各种操作的方法。


将元素插入ConcurrentHashMap

  • put() - 将指定的键/值映射插入到映射中
  • putAll() - 将指定映射中的所有条目插入此映射中
  • putIfAbsent() - 如果映射中不存在指定的键,则将指定的键/值映射插入到映射中

例如,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating ConcurrentHashMap of even numbers
        ConcurrentHashMap<String, Integer> evenNumbers = new ConcurrentHashMap<>();

        // Using put()
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);

        // Using putIfAbsent()
        evenNumbers.putIfAbsent("Six", 6);
        System.out.println("ConcurrentHashMap of even numbers: " + evenNumbers);

        //Creating ConcurrentHashMap of numbers
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);

        // Using putAll()
        numbers.putAll(evenNumbers);
        System.out.println("ConcurrentHashMap of numbers: " + numbers);
    }
} 

输出

ConcurrentHashMap of even numbers: {Six=6, Four=4, Two=2}
ConcurrentHashMap of numbers: {Six=6, One=1, Four=-4, Two=2} 

访问ConcurrentHashMap元素

1.使用entrySet()keySet()values()

  • entrySet() - 返回一组所有键/值映射的映射
  • keySet() - 返回映射的所有键的集合
  • values() - 返回一组所有映射值

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();

        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using entrySet()
        System.out.println("Key/Value mappings: " + numbers.entrySet());

        // Using keySet()
        System.out.println("Keys: " + numbers.keySet());

        // Using values()
        System.out.println("Values: " + numbers.values());
    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Key/Value mappings: [One=1, Two=2, Three=3]
Keys: [One, Two, Three]
Values: [1, 2, 3] 

2.使用get()getOrDefault()

  • get() - 返回与指定键关联的值。 如果找不到键,则返回null
  • getOrDefault() - 返回与指定键关联的值。 如果找不到键,则返回指定的默认值。

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using get()
        int value1 = numbers.get("Three");
        System.out.println("Using get(): " + value1);

        // Using getOrDefault()
        int value2 = numbers.getOrDefault("Five", 5);
        System.out.println("Using getOrDefault(): " + value2);
    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Using get(): 3
Using getOrDefault(): 5 

删除ConcurrentHashMap元素

  • remove(key) - 返回并从映射中删除与指定键关联的条目
  • remove(key, value) - 仅当指定键映射到指定值并返回布尔值时,才从映射中删除条目

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // remove method with single parameter
        int value = numbers.remove("Two");
        System.out.println("Removed value: " + value);

        // remove method with two parameters
        boolean result = numbers.remove("Three", 3);
        System.out.println("Is the entry {Three=3} removed? " + result);

        System.out.println("Updated ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Removed value: 2
Is the entry {Three=3} removed? True
Updated ConcurrentHashMap: {One=1} 

ConcurrentHashMap批量操作

ConcurrentHashMap类提供了可以安全地应用于并发映射的不同批量操作。

1. forEach()方法

forEach()方法遍历我们的条目并执行指定的函数。

它包括两个参数。

  • parallelismThreshold - 它指定在映射中有多少个元素运算之后并行执行。
  • convertor - 在将数据传递到指定函数之前,它将转换数据。

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // forEach() without transformer function
        numbers.forEach(4, (k, v) -> System.out.println("key: " + k + " value: " + v));

        // forEach() with transformer function
        System.out.print("Values are ");
        numbers.forEach(4, (k, v) -> v, (v) -> System.out.print(v + ", "));
    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One = 1, Two = 2, Three = 3}
key: One value: 1
key: Two value: 2
key: Three value: 3
Values are 1, 2, 3, 

在上面的程序中,我们使用了并行阈值 4。 这意味着,如果映射包含 4 个条目,则该操作将并行执行。

forEach()方法的变体

  • forEachEntry() - 为每个条目执行指定的函数
  • forEachKey() - 为每个键执行指定的函数
  • forEachValue() - 为每个值执行指定的函数

2. search()方法

search()方法基于指定的函数搜索映射并返回匹配的条目。

在此,指定的函数确定要搜索的条目。

它还包括一个可选参数parallelThreshold。 并行阈值指定在映射中有多少个元素之后并行执行该操作。

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using search()
        String key = numbers.search(4, (k, v) -> {return v == 3 ? k: null;});
        System.out.println("Searched value: " + key);

    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Searched value: Three 

search()方法的变体

  • searchEntries() - 搜索函数应用于键/值映射
  • searchKeys() - 搜索函数仅适用于按键
  • searchValues() - 搜索函数仅应用于值

3. reduce()方法

reduce()方法累积(聚集)映射中的每个条目。 当我们需要所有条目来执行一项共同任务(例如添加映射的所有值)时,可以使用此方法。

它包含两个参数。

  • parallelismThreshold - 它指定在映射了几个元素之后,并行执行映射中的操作。
  • conventor - 在将数据传递到指定函数之前,它将转换数据。

例如:

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using search()
        int sum = numbers.reduce(4, (k, v) -> v, (v1, v2) -> v1 + v2);
        System.out.println("Sum of all values: " + sum);

    }
} 

输出

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Sum of all values: 6 

在上面的程序中,请注意以下语句

numbers.reduce(4, (k, v) -> v, (v1, v2) -> v1+v2); 

Here,

  • 4 是并行阈值
  • (k,v)-> v是一种转换器函数。 它将键/值映射仅转换为值。
  • (v1,v2)-> v1 + v2是归约器函数。 它收集所有值并添加所有值。

reduce()方法的变体

  • reduceEntries() - 使用指定的归约器函数返回收集所有条目的结果
  • reduceKeys() - 使用指定的归约器函数返回收集所有键的结果
  • reduceValues() - 使用指定的归约器函数返回收集所有值的结果

ConcurrentHashMapHashMap

这是ConcurrentHashMapHashMap之间的一些区别,

  • ConcurrentHashMap线程安全的集合。 也就是说,多个线程可以同时访问和修改它。
  • ConcurrentHashMap提供用于批量操作的方法,例如forEach()search()reduce()

为什么选择ConcurrentHashMap

  • ConcurrentHashMap类允许多个线程同时访问其条目。
  • 默认情况下,并发哈希映射分为 16 个段。 这就是为什么允许 16 个线程同时并发修改映射的原因。 但是,任何数量的线程一次都可以访问该映射。
  • 如果指定的键已经存在,则putIfAbsent()方法将不会覆盖映射中的条目。
  • 它自己提供同步。