HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap线程安全性分析

先看代码：

HashMap

package com.hash;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapTest {
    /**
     * NUMBER = 50，表示 50 个线程分别执行 put 方法 50 次 线程安全的情况下因该 map size 应该为 2500
     */
    public static final int NUMBER = 50;

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < NUMBER; i++) {
            new Thread(new HashMapTask(map)).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("map size = " + map.size());
    }
}

class HashMapTask implements Runnable {

    Map<String, String> map;

    public HashMapTask(Map<String, String> map) {
        this.map = map;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < HashMapTest.NUMBER; i++) {
            map.put(i + "-" + Thread.currentThread().getName(), "test");
        }
    }
}

运行结果：

开了 50 个线程往 HashMap 中添加元素，每个线程执行 50 次 put 方法，在线程安全的情况下，map 中应该有 2500 个键值对，但是执行的结果大都是小与 2500 的（并不会产生死循环）。

Hashtable

package com.hash;

import java.util.Hashtable;

public class HashTableTest {
    /**
     * NUMBER = 50，表示 50 个线程分别执行 put 方法 50 次
     * 线程安全的情况下因该 table size 应该为 2500
     */
    public static final int NUMBER = 50;
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>();
        for (int i = 0; i < NUMBER; i++) {
            new Thread(new HashTableTask(table)).start();
        }
        
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println("table size = " + table.size());
    }
}

class HashTableTask implements Runnable {

    Hashtable<String, String> table;

    public HashTableTask(Hashtable<String, String> table) {
        this.table = table;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < HashTableTest.NUMBER; i++) {
            table.put(i + "-" + Thread.currentThread().getName(), "test");
        }
    }
}

运行结果：

无论运行多少次，结果都是size=2500。

ConcurrentHashMap

package com.hash;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapTest {
    /**
     * NUMBER = 50，表示 50 个线程分别执行 put 方法 50 次 线程安全的情况下因该 map size 应该为 2500
     */
    public static final int NUMBER = 50;

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 0; i < NUMBER; i++) {
            new Thread(new ConcurrentHashMapTask(map)).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("map size = " + map.size());
    }
}

class ConcurrentHashMapTask implements Runnable {

    Map<String, String> map;

    public ConcurrentHashMapTask(Map<String, String> map) {
        this.map = map;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < ConcurrentHashMapTest.NUMBER; i++) {
            map.put(i + "-" + Thread.currentThread().getName(), "test");
        }
    }
}

运行结果：

无论运行多少次，结果都是size=2500。

总结：

1.HashMap是线程不安全的。

2.Hashtable和ConcurrentHashMap是线程安全的。

我想线程安全但是我又想效率高？

使用 ConcurrentHashMap，其底层采用分段的数组+链表实现，线程安全，通过把 Map 分为 N 个 Segment(部分)，可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。

Hashtable 之所以效率低主要是使用了 synchronized 关键字对 put 等操作进行加锁，而 synchronized 关键字加锁是对整张 Hash 表的，即每次锁住整张表让线程独占，致使效率低下，而 ConcurrentHashMap 在对象中保存了一个 Segment 数组，即将整个Hash表划分为多个分段；而每个Segment元素，即每个分段则类似于一个Hashtable；这样，在执行put操作时首先根据hash算法定位到元素属于哪个Segment，然后对该Segment加锁即可，因此， ConcurrentHashMap 在多线程并发编程中可是实现多线程put操作。

HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap线程安全性分析

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