浅谈java 之 Map

先来一张Map的类继承图

浅谈java 之  Map

Map :Hashtable 、HashMap 、LinkedHashMap 、TreeMap 的比较  
1、Hashtable的方法实现了synchronized 是线程安全的,而HashMap没有,所以相对来多效率高
2、Hashtable 不允许key或value为null
3、LinkedzHashMap 是继承HashMap ,但是LinkedHashMa是有顺序的
4、LinkedHashMap是基于进入的顺序排序的,TreeMap 是按照固有顺序排序的(按照Key的类的compareTo 定义的顺序)HashMap是线程不安全的。
 
要实现线程安全有两种方式:
1) 使用ConcurrentHashMap      高性能的并发容器
2) 使用public static Map m=Collections.synchronizedMap(new HashMap());  
Collections.synchronizedMap是将HashMap的方法加了synchronized ,但是但是大数量并发时会很影响性能。

浅谈java 之  Map

hashMap的简单介绍:

HashMap也是我们使用非常多的Collection,它是基于哈希表的 Map 接口的实现,以key-value的形式存在。在HashMap中,key-value总是会当做一个整体来处理,系统会根据hash算法来来计算key-value的存储位置,我们总是可以通过key快速地存、取value。HashMap是一个“链表散列”,底层实现是数组,只是数组的每一项都是一条链,它的数据结构如下:

浅谈java 之  Map

HashMap保存数据的过程为:首先判断key是否为null,若为null,则直接调用putForNullKey方法。若不为空则先计算key的hash值,先计算key的hash值,然后根据hash值搜索在table数组中的索引位置,如果table数组在该位置处有元素,则通过比较是否存在相同的key,若存在则覆盖原来key的value,否则将该元素保存在链头(最先保存的元素放在链尾)。若table在该处没有元素,则直接保存。

接下来谈谈ConcurrentHashMap

首先看看为什么使用ConcurrentHashMap

1. HashMap在高并发的环境下,执行put操作会导致HashMap的Entry链表形成环形数据结构,从而导致Entry的next节点始终不为空,因此产生死循环获取Entry

2. HashTable虽然是线程安全的,但是效率低下,当一个线程访问HashTable的同步方法时,其他线程如果也访问HashTable的同步方法,那么会进入阻塞或者轮训状态。

在jdk1.6中ConcurrentHashMap使用锁分段技术提高并发访问效率。首先将数据分成一段一段地存储,然后给每一段数据配一个锁,当一个线程占用锁访问其中一段数据时,其他段的数据也能被其他线程访问。然而在jdk1.8中的实现已经抛弃了Segment分段锁机制,利用CAS+Synchronized来保证并发更新的安全,底层依然采用数组+链表+红黑树的存储结构。

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JDK1.8分析

首先看看为什么使用ConcurrentHashMap

改进一:取消segments字段,直接采用transient volatile HashEntry<K,V> table来保存数据,采用table数组元素作为锁,从而使实现了对每一行数据进行加锁,进一步减少并发冲突的概率。

改进二:将原先table数组+单向链表的数据结构,变更为table数组+单向链表+红黑树的结构。对于hash表来说,最核心的能力在于将key hash之后能均与的分布在数组中。如果hash之后散列的很均匀,那么table数组中的每个队列长度主要为0或者1。但实际过程中还是会存在一些队列长度过长的情况,如果还是采用单向列表的方式,那么查询某个节点的时间复杂度为O(n);因此,对于个数超过8(默认值)的列表,jdk1.8中采用了红黑树的结构,查询的时间复杂度可以降低到O(logN),可以改进性能。

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