我们可以为每个条目使用 Synchronized 而不是 ConcurrentHashMap 吗？

Question

这就是问题所在：我们想要一个其条目是线程安全的哈希表。

假设我有一个<String, Long> 的哈希表，我想安全地增加其中一个条目线程的值：以下可以吗？：

HashMap<String , Long> hashTable = new HashMap<String, Long>();

然后每当我想增加一个条目时：

Synchronized (hashTable.get("key"))
{
    Long value = hashTable.get("key");
    value++;
    hashTable.put("key", value);
}

我认为它比 ConcurrentHashMap 更好，因为它只锁定一个条目，不像 ConcurrentHashMap 使用存储桶，并将一组条目锁定在一起。

更重要的是，我不知道如何安全地使用 COncurrenHashMap 递增它。比如我认为下面的代码是不正确的：

 ConcurrentHashMap<String , Long> hashTable = new ConcurrentHashMap<String, Long>();


 Long value = hashTable.get("key");
 value++;
 hashTable.put("key", value);

我认为是不正确的，因为两个线程可以一个接一个地读取key，一个接一个地写入，最终得到一个错误的值。

你们怎么看？

Answer 1

您提出的方法不是线程安全的，因为初始 hashTable.get() 操作（通过它您获取要同步的对象）本身相对于其他线程并不同步 put()ing 关联的值同一把钥匙。此外，您的代码没有考虑将新值添加到地图或从地图中删除键的可能性（所谓的“结构修改”）。如果有可能发生这种情况，无论键是什么，那么这些操作必须与 所有 对地图的其他访问同步。

不过，您说得对，ConcurrentHashMap 也不能解决这些问题。它提供的单个操作是线程安全的，其中包括Map 本身未定义的一些操作，但必须作为不间断单元执行的系列操作仍然需要保护通过同步。

我建议一种稍微不同的方法：使用ConcurrentHashMap 和AtomicLong，它是可变的，作为您的值类型，而不是Long：

ConcurrentHashMap<String, AtomicLong> map;

然后，要更新键的值，即使您不确定该键在映射中是否已经有条目，您也可以这样做：

AtomicLong value = map.putIfAbsent(key, new AtomicLong(0));
long updatedValue = value.incrementAndGet();

putIfAbsent() 确保值对象不会被相互冲突的 put 操作破坏。使用AtomicLong 避免了多个操作联合同步的需要，因为只需要一次映射访问——检索到的值由访问它的所有线程共享，并且本身可以原子更新而无需进一步访问映射。

如果您可以确定映射已经具有给定键的映射，那么您可以简单地这样做：

AtomicLong value = map.get(key);
long updatedValue = value.incrementAndGet();

无论哪种方式，我认为这是您可以为您描述和暗示的操作做的最好的事情。

更新：

您甚至可以考虑像这样结合这两种方法：

AtomicLong value = map.get(key);

if (value == null) {
    value = map.putIfAbsent(key, new AtomicLong(0));
}

long updatedValue = value.incrementAndGet();

假设对于给定的键还没有映射的情况比较少见，并且在这种情况下避免创建新的AtomicLong。如果没有找到映射，则必须第二次访问该映射，以确保存在映射并获取相应的值，但这里我们仍然需要putIfAbsent()，如果我们想避免同步，因为两个线程是可能的两者都尝试在大约同一时间为同一个键添加映射。当需要添加新条目时，成本会更高，但平均而言，它可能会比我的第一个建议成本更低。然而，与任何性能问题一样，测试是必不可少的。