Java で Map のスレッド セーフを実装するにはどのような方法がありますか?

方法 1. ハッシュテーブルを使用する

Map<String,Object> hashtable=new Hashtable<String,Object>();

これは誰もが最初に考えることですが、なぜスレッドセーフなのでしょうか?次に、そのソース コードを見てみましょう。put、get、containsKey などの一般的に使用されるメソッドがすべて同期していることがわかります。そのため、スレッドセーフです。

public synchronized boolean containsKey(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

 public synchronized V get(Object key) {
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return (V)e.value;
            }
        }
        return null;
    }
     public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

その実装原理は次のとおりです。追加、削除、変更、確認のメソッドについて 同期ロック機構が使用されており、マルチスレッド環境では、データの読み取りまたは変更のいずれであっても、同期メソッドを同時に実行できるスレッドは 1 つだけです。テーブル全体がロックされています。したがって、スレッドの数が増えると、マップの競合が激しくなり、効率が低下するため、お勧めできません。

方法 2. Collections.synchronizedMap(new Hashtable()) を使用する

実装原則は、ツール クラスの静的メソッドを使用して、受信したハッシュテーブルを同期されたハッシュテーブルにパッケージ化することです。 , in 同期機構は、追加、削除、変更、確認のメソッドに追加されたもので、実装は Hashtable と同様であり、効率も同様であるため、使用は推奨されません。

Map map = Collections.synchronizedMap(new Hashtable());

以下は JDK ソース コードです

public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
        return new SynchronizedMap<>(m);
}
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);}
        }
        public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {
            synchronized (mutex) {m.putAll(map);}
        }
        public void clear() {
            synchronized (mutex) {m.clear();}
        }
        ......
    }

方法 3. ConcurrentHashMap を使用します

実装原則は、最初は Hashtable がテーブル全体をロックし、ConcurrentHashMap がテーブルをセグメント化することです。 16 個のセグメントに分割されており、各セグメントにロックがあり、複数のスレッドが異なるセグメントにアクセスする場合、取得するロックが異なるため、並列アクセスが可能です。 Hashtable よりも効率がはるかに高いため、使用することをお勧めします。

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