【Java】HashMap线程安全问题与解决方式

HashMap是非线程安全的，可以使用SynchronizedMap、ConcurrentHashMap。

线程安全对比

• HashMap：HashMap是非线程安全的，当多个线程同时对HashMap进行读写操作时，可能会出现并发问题。
• SynchronizedMap：SynchronizedMap是通过使用synchronized关键字实现线程安全的，但是它的性能较差，因为在多线程环境中，每个操作都需要获得锁，导致性能下降。
• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java提供的线程安全的HashMap实现，它通过使用锁分段技术（lock striping）来实现高效的并发访问。

性能对比

• HashMap：HashMap是非线程安全的，但是它的性能比SynchronizedMap和ConcurrentHashMap好，因为它没有锁的开销。
• SynchronizedMap：SynchronizedMap是通过使用synchronized关键字实现线程安全的，但是它的性能较差，因为在多线程环境中，每个操作都需要获得锁，导致性能下降。
• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java提供的线程安全的HashMap实现，它通过使用锁分段技术（lock striping）来实现高效的并发访问，因此在多线程环境中，它的性能比SynchronizedMap好。

使用方式对比

• HashMap：HashMap是Java中最常用的Map容器实现，它的使用方式非常简单，可以直接调用put、get等方法进行操作。
• SynchronizedMap：SynchronizedMap是通过使用synchronized关键字实现线程安全的，使用方式与HashMap类似，只需要将HashMap包装成SynchronizedMap即可。
• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap也是通过使用put、get等方法进行操作，但是需要注意的是，它的一些方法（如size、isEmpty等）并不是完全准确的，因为在多线程环境中，容器的状态是动态变化的。

锁分段技术（lock striping）概念

假设有一个大仓库，里面存放着很多商品。现在有多个工人需要从仓库中取出商品进行处理。如果只有一个锁来保护整个仓库，那么每次只能有一个工人进入仓库，其他工人需要等待。这样会导致工人之间的等待时间增加，效率较低。为了提高效率，将大仓库分成多个小仓库（锁分段技术中的Segment），每个小仓库都有自己的锁。每个工人只需要获取自己所在的小仓库的锁，就可以独立地进入小仓库取出商品进行处理。这样，多个工人可以同时进入不同的小仓库，互不干扰，提高了并发度和效率。

HashMap转SynchronizedMap

Map hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("apple", 1);
hashMap.put("banana", 2);
hashMap.put("orange", 3);

Map synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(hashMap);

HashMap转ConcurrentHashMap

Map hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("apple", 1);
hashMap.put("banana", 2);
hashMap.put("orange", 3);

ConcurrentHashMap concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
concurrentHashMap.putAll(hashMap);