并发容器(四) —— ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别

原创
01/26 16:49
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HashMap 不是线程安全的,而 ConcurrentHashMap 和 Hashtable 它们两个都是线程安全的,那它们有哪些不同点呢?

出现版本不同

  • Hashtable 在 JDK1.0 的时候就存在了,并在 JDK1.2 版本中实现了 Map 接口,成为了集合框架的一员。
  • 而 ConcurrentHashMap 则是在 JDK1.5 中才出现的,也正是因为它们出现的年代不同,而后出现的往往是对前面出现的类的优化,所以它们在实现方式以及性能上,也存在着较大的不同。

实现线程安全的方式不同

  • 从原理上分析,Hashtable 实现并发安全的原理是通过 synchronized 关键字,从源码角度,以 clear() 方法为例,代码如下:
public synchronized void clear() {
    Entry<?,?> tab[] = table;
    modCount++;
    for (int index = tab.length; --index >= 0; )
        tab[index] = null;
    count = 0;
}

clear() 方法是被 synchronized 关键字所修饰的,同理其他的方法例如 put、get、size 等,也同样是被 synchronized 关键字修饰的。之所以 Hashtable 是线程安全的,是因为几乎每个方法都被 synchronized 关键字所修饰了,这也就保证了线程安全。

Collections.SynchronizedMap(new HashMap()) 的原理和 Hashtable 类似,也是利用 synchronized 实现的。

  • 而 ConcurrentHashMap 实现的原理,却有大大的不同

本质上它实现线程安全的原理是利用了 CAS + synchronized + Node 节点的方式,这和 Hashtable 的完全利用 synchronized 的方式有很大的不同。

性能不同

因为它们在线程安全的实现方式上的不同,导致它们在性能方面也有很大的不同。当线程数量增加的时候:

  • Hashtable 的性能会急剧下降,因为每一次修改都需要锁住整个对象,而其他线程在此期间是不能操作的。不仅如此,还会带来额外的上下文切换等开销,所以此时它的吞吐量甚至还不如单线程的情况。
  • 而在 ConcurrentHashMap 中,就算上锁也仅仅会对一部分上锁而不是全部都上锁,所以多线程中的吞吐量通常都会大于单线程的情况,也就是说,在并发效率上,ConcurrentHashMap 比 Hashtable 提高了很多。

迭代时修改的不同

Hashtable(包括 HashMap)不允许在迭代期间修改内容,否则会抛出ConcurrentModificationException 异常,其原理是检测 modCount 变量,迭代器的 next() 方法的代码如下:

public T next() {
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    return nextElement();
}

next() 方法中,会首先判断 modCount 是否等于 expectedModCount。其中 expectedModCount 是在迭代器生成的时候随之生成的,并且不会改变。

它所代表的含义是当前 Hashtable 被修改的次数,而每一次去调用 Hashtable 的包括 addEntry()、remove()、rehash() 等方法中,都会修改 modCount 的值。这样一来,如果我们在迭代的过程中,去对整个 Hashtable 的内容做了修改的话,也就同样会反映到 modCount 中。这样一来,迭代器在进行 next 的时候,也可以感知到,于是它就会发现 modCount 不等于 expectedModCount,就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

  • 所以对于 Hashtable 而言,它是不允许在迭代期间对内容进行修改的。
  • 相反,ConcurrentHashMap 即便在迭代期间修改内容,也不会抛出ConcurrentModificationException。

如果我们有并发的场景,那么使用 ConcurrentHashMap 是最合适的,Hashtable 已经不再推荐使用。

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