java并发编程工具类JUC第八篇:ConcurrentHashMap

在之前的文章中已经为大家介绍了java并发编程的工具：BlockingQueue接口、ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue、BlockingDeque接口，本文为系列文章第八篇。

由于Java程序员常用的HashMap的操作方法不是同步的，所以在多线程环境下会导致存取操作数据不一致的问题，Map接口的另一个实现类Hashtable 虽然是线程安全的，但是在多线程下执行效率很低。为了解决这个问题，在java 1.5版本中引入了线程安全的集合类ConcurrentMap。

java.util.concurrent.ConcurrentMap接口是Java集合类框架提供的线程安全的map，这意味着多线程同时访问它，不会影响map中每一条数据的一致性。ConcurrentMap接口有两个实现类ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap，经常被使用的是ConcurrentHashMap，我们来重点关注它。

1.创建ConcurrentHashMap对象

通过下面的代码创建ConcurrentHashMap

// 创建容量为8，负载系数为0.6的ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers = new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6f);

使用上面的代码，我们创建一个叫做numbers的ConcurrentHashMap对象。

• Key – 用于关联Map中每个元素的唯一标识
• Value – Map中每个元素，可以通过key值获取value

需要我们特别注意的是new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6).

• capacity容量 – 第一个参数表示这个map的容量是8，也就是说这个对象可以存储8个键值对.
• loadFactor负载因子 – 这个map对象的负载因子是 0.6. 这意味着，每当我们的哈希表被填满60%的时候，条目就会被移动到一个新的哈希表，其容量大小是原来哈希表的两倍。

默认容量与负载因子
我们还可以通过下面的代码初始化一个ConcurrentHashMap对象，默认情况下capacity=16，loadFactor=0.75

ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers1 = new ConcurrentHashMap<>();

2.ConcurrentHashMap常用方法

2.1. 向ConcurrentHashMap插入元素

• put(K,V) – 向map中插入key/value 键值对数据
• putAll(map) – 把另一个map中的所有entries插入到当前的map中
• putIfAbsent(K,V) – 向map中插入key/value 键值对数据，如果该键值对的key在map不存在则插入数据，否则不做操作。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建ConcurrentHashMap 用于保存偶数
        ConcurrentHashMap<String, Integer> evenNumbers = new ConcurrentHashMap<>();

        // 使用put()方法插入数据
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);

        // 使用putIfAbsent()插入数据
        evenNumbers.putIfAbsent("Six", 6);
        System.out.println("偶数集合ConcurrentHashMap: " + evenNumbers);

        //创建ConcurrentHashMap用于保存整数
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);

        // 使用putAll()插入数据
        numbers.putAll(evenNumbers);
        System.out.println("整数集合ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

输出结果：

偶数集合ConcurrentHashMap: {Six=6, Four=4, Two=2}
整数集合ConcurrentHashMap: {Six=6, One=1, Four=-4, Two=2}

2.2.批量获取ConcurrentHashMap 元素

• entrySet()– 获取 map中key/value 键值对集合
• keySet()– 获取map中所有的key的集合
• values()– 获取map中所有的value的集合

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();

        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 获取 map中key/value 键值对集合
        System.out.println("Key/Value mappings: " + numbers.entrySet());

        // 获取map中所有的key的集合
        System.out.println("Keys: " + numbers.keySet());

        // 获取map中所有的value的集合
        System.out.println("Values: " + numbers.values());
    }
}

输出结果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Key/Value mappings: [One=1, Two=2, Three=3]
Keys: [One, Two, Three]
Values: [1, 2, 3]

2.3. 获取指定Key元素的value值

• get() – 获取指定key元素的value值，如果key不存在返回null
• getOrDefault() – 获取指定key元素的value值，如果key不存在返回一个指定的默认值

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 获取指定key元素的value值，如果key不存在返回null
        int value1 = numbers.get("Three");
        System.out.println("Using get(): " + value1);

        // 获取指定key元素的value值，如果key不存在返回一个指定的默认值
        int value2 = numbers.getOrDefault("Five", 5);
        System.out.println("Using getOrDefault(): " + value2);
    }
}

输出结果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Using get(): 3
Using getOrDefault(): 5

2.4.移除ConcurrentHashMap中的元素

• remove(key) – 根据指定的key删除map中的元素，并将该元素返回
• remove(key, value) – 只有当map中存在指定的键映射到指定的值时，才会从map中删除条目，并返回一个布尔值。返回true表示删除成功，否则表示map中没有这个键值对。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 根据指定的key删除map中的元素，并将该元素返回
        int value = numbers.remove("Two");
        System.out.println("Removed value: " + value);

        // 只有当map中存在指定的键映射到指定的值时，才会从map中删除条目，并返回一个布尔值。
        boolean result = numbers.remove("Three", 3);
        System.out.println("Is the entry {Three=3} removed? " + result);

        System.out.println("Updated ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

输出结果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Removed value: 2
Is the entry {Three=3} removed? True
Updated ConcurrentHashMap: {One=1}

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