Java ConcurrentHashMap 加锁
引言
在多线程编程中，线程安全是一个重要的问题。当多个线程同时访问和修改共享数据时，会出现一些意外的问题，例如数据不一致和竞态条件等。为了解决这些问题，Java 提供了许多线程安全的集合类，其中之一就是 ConcurrentHashMap。
ConcurrentHashMap 是 Java 中的一个线程安全的哈希表实现，它和 HashMap 类似，但在多线程环境下表现更好。ConcurrentHashMap 内部使用了一种称为锁分段技术的策略，可以将整个数据集分成多个锁的小片段，每个线程只需要锁定自己需要访问的部分，从而减小了锁竞争的概率。
本文将介绍 ConcurrentHashMap 的用法，并演示如何使用加锁保证线程安全。
ConcurrentHashMap 的用法
ConcurrentHashMap 的用法和普通的 HashMap 类似，但是它是线程安全的。我们可以使用 ConcurrentHashMap 来存储和访问键值对数据。
下面是一个简单的示例代码：
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class Example {
public static void main(String[] args) {
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("A", 1);
map.put("B", 2);
map.put("C", 3);
System.out.println(map.get("A")); // 输出 1
System.out.println(map.get("B")); // 输出 2
System.out.println(map.get("C")); // 输出 3
}
}
在上面的示例中，我们创建了一个 ConcurrentHashMap，并使用 put 方法向其中插入了三个键值对。然后使用 get 方法获取对应的值。
ConcurrentHashMap 的线程安全性
ConcurrentHashMap 是线程安全的，它可以在多个线程同时访问和修改数据而不会引发线程安全问题。这得益于 ConcurrentHashMap 内部使用的锁分段技术。
锁分段技术将整个数据集分成多个小片段，每个片段有自己的锁。当多个线程同时访问不同的片段时，它们可以同时进行读写操作，不会相互干扰。只有当多个线程同时访问同一个片段时，才会发生竞争，需要加锁来保证线程安全。
下面的状态图描述了 ConcurrentHashMap 的线程安全实现：
stateDiagram
[*] --> Unlocked
Unlocked --> Locked : 线程 T1 访问同一片段
Locked --> Unlocked : 线程 T1 完成访问
如上所示，当一个线程 T1 访问同一个片段时，它会先获取锁，然后进行读写操作。其他线程可以同时访问不同的片段，不会受到影响。当线程 T1 完成操作后，释放锁，其他线程可以继续访问。
ConcurrentHashMap 的加锁机制
ConcurrentHashMap 的加锁机制是通过内部的锁分段技术实现的。每个片段都有自己的锁，只有当多个线程同时访问同一个片段时，才会发生锁竞争。
下面的代码示例演示了如何使用 ConcurrentHashMap 的加锁机制来保证线程安全：
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class Example {
private static ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
synchronized (map) {
map.put("A", map.getOrDefault("A", 0) + 1);
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
synchronized (map) {
map.put("B", map.getOrDefault("B", 0) + 1);
}
}
});
t1.start();
t2.start();
try {
t1.join();
t2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("A: " + map.get("A")); //
