线程安全的问题,真的算是老生常谈了。这几天看到一个 HashSet 线程安全的骚操作,在这里分享给大家。 在本文中,我们将分享如何构造线程安全的HashSet的几种方法。
首先, 我们来看看_ConcurrentHashMap_暴露出来的静态方法 -- newKeySet()
。此方法返回一个Set的实例,等同于实现了 java.util.Set 接口,而且能够使用Set的一些常用操作,比如 add(), contains() 等。
举个例子:
Set< Integer > threadSafeUniqueNumbers = ConcurrentHashMap.newKeySet();
threadSafeUniqueNumbers.add(23);
threadSafeUniqueNumbers.add(45);
这里返回的Set,其实有点类似于 HashSet,因为两者都是基于Hash算法实现的,另外线程同步逻辑带来的额外开销也很小,因为它最终还是 ConcurrentHashMap 的一部分。
不过,这个只能在 Java 8 以上版本才可以使用,我想大部分公司应该至少 Java 8 了吧。直接拿来用就行。
现在,我们已经了解了可以用 ConcurrentHashMap#newKeySet()
构建类似于线程安全的HashSet,在 ConcurrentHashMap 其实被定义为 KeySetView
。ConcurrentHashMap 其实还有两个实例方法可以用于构建 KeySetView, 一个是 keySet()
另外一个就是keySet(defaultValue)
, 我这里就简写一下了, 大家可以在IDE中直接打出来看看。
这两个方法都可以创建KeySetView的实例,KeySetView 与 Map 是一个连接的关系。 我们每次向Map中添加新的键值对的时候,Set中的数据也在相应的添加,我们通过几个例子来看看这两种方法有哪些区别。
keySet() 方法 和 keySet(defaultValue) ,最大的区别就是不能直接往Set中添加数据。直接添加的话,会抛出 UnsupportedOperationException 异常,源码中的定义如下。
public KeySetView< K,V > keySet() {
KeySetView< K,V > ks;
if ((ks = keySet) != null) return ks;
return keySet = new KeySetView< K,V >(this, null);
}
// add
public boolean add(K e) {
V v;
if ((v = value) == null)
throw new UnsupportedOperationException();
return map.putVal(e, v, true) == null;
}
所以我们只能通过如下的方式使用。
ConcurrentHashMap< Integer,String > numbersMap = new ConcurrentHashMap< >();
Set< Integer > numbersSet = numbersMap.keySet();
numbersMap.put(1, "One");
numbersMap.put(2, "Two");
numbersMap.put(3, "Three");
System.out.println("Map before remove: "+ numbersMap);
System.out.println("Set before remove: "+ numbersSet);
numbersSet.remove(2);
System.out.println("Set after remove: "+ numbersSet);
System.out.println("Map after remove: "+ numbersMap);
输出结果如下。
Map before remove: {1=One, 2=Two, 3=Three}
Set before remove: [1, 2, 3]
Set after remove: [1, 3]
Map after remove: {1=One, 3=Three}
keySet(defaultValue) ,由于有设置默认的value,可以在添加的时候不会报错,JDK 源码纵定义如下:
public KeySetView< K,V > keySet(V mappedValue) {
if (mappedValue == null)
throw new NullPointerException();
return new KeySetView< K,V >(this, mappedValue);
}
所以我们可以通过如下的方式使用。
ConcurrentHashMap< Integer,String > numbersMap = new ConcurrentHashMap< >();
Set< Integer > numbersSet = numbersMap.keySet("SET-ENTRY");
numbersMap.put(1, "One");
numbersMap.put(2, "Two");
numbersMap.put(3, "Three");
System.out.println("Map before add: "+ numbersMap);
System.out.println("Set before add: "+ numbersSet);
numbersSet.addAll(asList(4,5));
System.out.println("Map after add: "+ numbersMap);
System.out.println("Set after add: "+ numbersSet);
输出结果如下:
Map before add: {1=One, 2=Two, 3=Three}
Set before add: [1, 2, 3]
Map after add: {1=One, 2=Two, 3=Three, 4=SET-ENTRY, 5=SET-ENTRY}
Set after add: [1, 2, 3, 4, 5]
java.util.Collections
中有一个线程同步的方法可以用于创建,示例代码如下。
Set< Integer > syncNumbers = Collections.synchronizedSet(new HashSet< >());
syncNumbers.add(1);
这个方法的性能并没有ConcurrentHashMap的那个效率高,由于使用了同步锁,增加了一些额外的开销。
用CopyOnWriteArraySet 创建线程安全的 set 也是非常简单的。示例代码如下
Set< Integer > copyOnArraySet = new CopyOnWriteArraySet< >();
copyOnArraySet.add(1);
这个方法从性能的角度上来看,也不是很理想,CopyOnWriteArraySet 背后的实现是CopyOnWriteArrayList, 最终使用了数组来存储数据,也就意味着 contains() 或者 remove() 操作,具有 O(n) 的复杂度,而使用HashMap 复杂度为 O(1) 。
建议使用此实现时,设置大小通常保持较小,只读操作占大多数。
在本文中,我们看到了不同的创建线程安全的Set的方式,也比较了他们之间的差异性。 所以大家以后使用的时候,可以考虑使用ConcurrentHashMap创建的Set。
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