Collections.synchronizedMap()、ConcurrentHashMap、Hashtable之间的区别

为什么要比较Hashtable、SynchronizedMap()、ConcurrentHashMap之间的关系？因为常用的HashMap是非线程安全的，不能满足在多线程高并发场景下的需求。

那么为什么说HashTable是线程不安全的？具体参阅关于java集合类HashMap的理解

如何线程安全的使用HashMap

了解了 HashMap 为什么线程不安全，那现在看看如何线程安全的使用 HashMap。这个无非就是以下三种方式：

• Hashtable
• ConcurrentHashMap
• Synchronized Map

Hashtable

那先说说Hashtable，Hashtable源码中是使用 synchronized 来保证线程安全的，比如下面的 get 方法和 put 方法：

public synchronized V get(Object key) {
       // 省略实现
}
public synchronized V put(K key, V value) {
    // 省略实现
}

所以当一个线程访问 HashTable 的同步方法时，其他线程如果也要访问同步方法，会被阻塞住。举个例子，当一个线程使用 put 方法时，另一个线程不但不可以使用 put 方法，连 get 方法都不可以，好霸道啊！！！so~~，效率很低，现在基本不会选择它了。

Collections.synchronizedMap()

看了一下源码，synchronizedMap()的实现还是很简单的。

 // synchronizedMap方法
 public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
        return new SynchronizedMap<>(m);
    }
 // SynchronizedMap类
 private static class SynchronizedMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Serializable {
        private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;

        private final Map<K,V> m;     // Backing Map
        final Object      mutex;        // Object on which to synchronize

        SynchronizedMap(Map<K,V> m) {
            this.m = Objects.requireNonNull(m);
            mutex = this;
        }

        SynchronizedMap(Map<K,V> m, Object mutex) {
            this.m = m;
            this.mutex = mutex;
        }

        public int size() {
            synchronized (mutex) {return m.size();}
        }
        public boolean isEmpty() {
            synchronized (mutex) {return m.isEmpty();}
        }
        public boolean containsKey(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.containsKey(key);}
        }
        public boolean containsValue(Object value) {
            synchronized (mutex) {return m.containsValue(value);}
        }
        public V get(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.get(key);}
        }

        public V put(K key, V value) {
            synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
        }
        public V remove(Object key) {
            synchronized (mutex) {return m.remove(key);}
        }
        // 省略其他方法
 }

从源码中可以看出调用 synchronizedMap() 方法后会返回一个 SynchronizedMap 类的对象，而在 SynchronizedMap 类中使用了 synchronized 同步关键字来保证对 Map 的操作是线程安全的。

ConcurrentHashMap

Spring的源码中有很多使用ConcurrentHashMap的地方。具体参阅》》》》》》》》。需要注意的是，上面博客是基于 Java 7 的，和8有区别,在8中 CHM 摒弃了 Segment（锁段）的概念，而是启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。

下面通过一个具体例子看看Collections.synchronizedMap()和ConcurrentHashMap哪个性能更高。

 public class Test {

     public final static int THREAD_POOL_SIZE = 5;

     public static Map<String, Integer> crunchifyHashTableObject = null;
     public static Map<String, Integer> crunchifySynchronizedMapObject = null;
     public static Map<String, Integer> crunchifyConcurrentHashMapObject = null;

     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

         // Test with Hashtable Object
         crunchifyHashTableObject = new Hashtable<>();
         crunchifyPerformTest(crunchifyHashTableObject);

         // Test with synchronizedMap Object
         crunchifySynchronizedMapObject = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>());
         crunchifyPerformTest(crunchifySynchronizedMapObject);

         // Test with ConcurrentHashMap Object
         crunchifyConcurrentHashMapObject = new ConcurrentHashMap<>();
         crunchifyPerformTest(crunchifyConcurrentHashMapObject);

     }

     public static void crunchifyPerformTest(final Map<String, Integer> crunchifyThreads) throws InterruptedException {

         System.out.println("Test started for: " + crunchifyThreads.getClass());
         long averageTime = 0;
         for (int i = 0; i < 5; i++) {

             long startTime = System.nanoTime();
             ExecutorService crunchifyExServer = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_SIZE);

             for (int j = 0; j < THREAD_POOL_SIZE; j++) {
                 crunchifyExServer.execute(new Runnable() {
                     @SuppressWarnings("unused")
                     @Override
                     public void run() {

                         for (int i = 0; i < 500000; i++) {
                             Integer crunchifyRandomNumber = (int) Math.ceil(Math.random() * 550000);

                             // Retrieve value. We are not using it anywhere
                             Integer crunchifyValue = crunchifyThreads.get(String.valueOf(crunchifyRandomNumber));

                             // Put value
                             crunchifyThreads.put(String.valueOf(crunchifyRandomNumber), crunchifyRandomNumber);
                         }
                     }
                 });
             }

             // Make sure executor stops
             crunchifyExServer.shutdown();

             // Blocks until all tasks have completed execution after a shutdown request
             crunchifyExServer.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.DAYS);

             long entTime = System.nanoTime();
             long totalTime = (entTime - startTime) / 1000000L;
             averageTime += totalTime;
             System.out.println("2500K entried added/retrieved in " + totalTime + " ms");
         }
         System.out.println("For " + crunchifyThreads.getClass() + " the average time is " + averageTime / 5 + " ms\n");
     }
 }

结果显示，ConcurrentHashMap性能是明显优于Hashtable和SynchronizedMap的,ConcurrentHashMap花费的时间比前两个的一半还少。