Java并发映射完全指南（从零掌握ConcurrentHashMap与线程安全Map）

ConcurrentHashMap 基础用法

ConcurrentHashMap 是 Java 并发包（java.util.concurrent）中提供的线程安全的哈希表实现。它通过分段锁（JDK 7）或 CAS + synchronized（JDK 8+）机制，在保证线程安全的同时提供高性能。

下面是一个简单的使用示例：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;public class ConcurrentHashMapExample {    public static void main(String[] args) {        // 创建一个ConcurrentHashMap实例        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();        // 添加元素        map.put("apple", 1);        map.put("banana", 2);        // 获取元素        Integer value = map.get("apple");        System.out.println("apple: " + value); // 输出：apple: 1        // 使用 computeIfAbsent 安全地初始化值        map.computeIfAbsent("orange", k -> 0);        System.out.println(map.get("orange")); // 输出：0    }}

常用线程安全操作方法

ConcurrentHashMap 提供了多种原子操作方法，避免显式加锁：

• putIfAbsent(key, value)：仅当 key 不存在时才插入
• replace(key, oldValue, newValue)：仅当当前值等于 oldValue 时才替换
• computeIfAbsent(key, mappingFunction)：若 key 不存在，则调用函数生成值并插入
• merge(key, value, remappingFunction)：合并新旧值

这些方法都是原子的，非常适合在Java多线程集合场景中使用。

实战：模拟高并发计数器

下面是一个使用 ConcurrentHashMap 实现线程安全计数器的例子：

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class SafeCounter {    private static final ConcurrentHashMap<String, Long> counter = new ConcurrentHashMap<>();    public static void increment(String key) {        counter.compute(key, (k, v) -> (v == null) ? 1L : v + 1);    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);        for (int i = 0; i < 1000; i++) {            executor.submit(() -> increment("clicks"));        }        executor.shutdown();        executor.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);        System.out.println("Total clicks: " + counter.get("clicks")); // 应输出 1000    }}

在这个例子中，compute 方法确保了对计数值的更新是原子的，即使在高并发下也能保证结果准确。这正是线程安全Map的价值所在。

ConcurrentHashMap vs Collections.synchronizedMap

你可能会问：为什么不直接用 Collections.synchronizedMap(new HashMap())？

关键区别在于性能：synchronizedMap 对整个 Map 加锁，同一时间只允许一个线程操作；而 ConcurrentHashMap 允许多个线程并发读写不同段的数据，吞吐量更高。

总结

通过本教程，你应该已经掌握了 Java并发映射 的核心概念和使用技巧。记住：

• 永远不要在多线程环境中使用非线程安全的 HashMap
• 优先使用 ConcurrentHashMap 而非 synchronizedMap
• 善用其提供的原子操作方法，避免手动加锁

掌握这些知识，你就能写出更安全、更高效的ConcurrentHashMap教程级并发程序！