在这种情况下我需要使用线程安全映射吗？

Question

我想用java周期性地从mysql加载一些系统信息，大概10秒一次，用一个线程完成，同时有多个线程需要读取这些信息，有两种情况：

1、声明一个public static映射：

public  volatile static Map<String, String> info = new HashMap<String, String>();

// Context.java
// start a thread to load from mysql
private void load() {
    new Thread(new Runnable() {
        while(true) {
              // return a map
              info = loadFromDB();        // every time a new map 
              Thread.sleep(5 * 1000);     // sleep 5 seconds
           } 
     }).start();
}

// mutiple threads call this function
public String getConfig(String key) {
    return Context.map.get(key);
}

正如代码所示，每次线程从db加载信息时，都是一个新的映射，我不需要更改map的内容，这个线程安全吗？

2，也许我想要一个有序的map，而读取线程需要获取map中的max key，这种情况，我应该使用TreeMap还是ConcurrentSkipListMap？

更新

将Map 信息更改为volatile 以避免使用cpu 进行缓存。

Answer 1

java 中的单个字段分配是原子的，所以如果你的线程在 loadFromDB() 方法调用中构建了一个新的 hashmap（所以它不会触及现有的 info map），然后只需将 info 引用的值更改为 this它创建的新映射操作正常 - 任何其他并发线程都可以看到旧的 info 值或新的值 - 两者之间没有任何内容。

不过有几点：

1. 在这种情况下，您应该将 info 设置为 volatile 字段：public static volatile Map... 以避免值将缓存在处理器缓存中并且在您更改引用时不会更新的情况。
2. 您编写的任何从信息映射中读取值的代码都需要获取对映射的引用，并且只需要一次，并使用该引用进行操作。例如：

没关系

Map infoMap = info;
value1 = infoMap.get("key1");
//do something
value2 = infoMap.get("key2");

但这不行

value1 = info.get("value1");
//do soemthing
value2 = info.get("value2");

因为您可能正在从较新的信息地图中读取 value2。

Answer 2

对于具有共享内存的多线程应用程序，需要记住一条重要规则。关于 Java 内存模型，JLS7 在 17.4.5 中声明：

[..] 如果所有顺序一致执行都没有数据竞争，[..]那么程序的所有执行都将显示为顺序一致。

乍一看，这句话听起来很奇怪。但是，它准确地告诉您您必须知道的内容。在您的情况下，这意味着：

无易失性

如果你从变量info的定义中去掉限定符volatile，那么这个变量就会有数据竞争，因为两个线程可以同时访问这个变量，至少一个操作是写操作。这意味着，不能保证顺序一致性，这意味着什么也很难解释。很可能，您会看到各种奇怪的异常，因为阅读器线程会看到不一致的 HashMap。

具有易失性

如果将限定符 volatile 添加到变量 info 的定义中，则不会有 数据竞争，无论是在变量 info 还是在任何其他内存位置上，因为没有两个线程（至少有一个写操作）可以同时访问的内存位置。请注意，对 volatile 变量的操作不是数据竞争。

这意味着在所有执行中，所有操作都将以与程序顺序一致的总顺序执行。这意味着，您的应用程序按预期工作。

Answer 3

理论上可以，实际上不行。

理论上您需要使用并发映射，因为get 的实现可能不是线程安全的。地图实现可以使用不安全的变量进行内部优化或在 get 调用上重新散列或执行其他可能导致某些线程问题出现的事情。

在实践中，据我所知，get 调用是一个简单的数组查找，应该是线程安全的。但是，这仅适用于特定实现（Oracle、Windows）上的当前 Java 版本，并且在其他地方可能会有所不同。

由于在非并发映射上使用并发的成本非常低，我建议使用并发映射，即使只是怀疑它是否是线程安全的。