盧偉冰長(zhǎng)文解析K60至尊版 對(duì)Redmi有著里程碑式的意義
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這篇文章，我們聊聊線程安全使用 HashMap 的四種技巧。
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如下圖，tomcat 接收到到請(qǐng)求后，依次調(diào)用控制器 Controller、服務(wù)層 Service 、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層的相關(guān)方法。
每次訪問(wèn)服務(wù)層方法 serviceMethod 時(shí)，都會(huì)在方法體內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的 HashMap , 將相關(guān)請(qǐng)求參數(shù)拷貝到 HashMap 里，然后調(diào)用 DAO 方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作。
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每個(gè) HTTP 處理線程在服務(wù)層方法體內(nèi)部都有自己的 HashMap 實(shí)例，在多線程環(huán)境下，不需要對(duì) HashMap 進(jìn)行任何同步操作。
這也是我們使用最普遍也最安全的的方式，是 CRUD 最基本的操作。
系統(tǒng)啟動(dòng)之后，我們可以將配置數(shù)據(jù)加載到本地緩存 HashMap 里 ，這些配置信息初始化之后，就不需要寫入了，后續(xù)只提供讀操作。
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上圖中顯示一個(gè)非常簡(jiǎn)單的配置類 SimpleConfig ，內(nèi)部有一個(gè) HashMap 對(duì)象 configMap 。構(gòu)造函數(shù)調(diào)用初始化方法，初始化方法內(nèi)部的邏輯是：將配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到 HashMap 中。
SimpleConfig 類對(duì)外暴露了 getConfig 方法 ，當(dāng) main 線程初始化 SimpleConfig 對(duì)象之后，當(dāng)其他線程調(diào)用 getConfig 方法時(shí)，因?yàn)橹挥凶x，沒(méi)有寫操作，所以是線程安全的。
讀寫鎖是一把鎖分為兩部分：讀鎖和寫鎖，其中讀鎖允許多個(gè)線程同時(shí)獲得，而寫鎖則是互斥鎖。
它的規(guī)則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。
我們一般都使用 ReentrantReadWriteLock ，該類實(shí)現(xiàn)了 ReadWriteLock 。ReadWriteLock 接口也很簡(jiǎn)單，其內(nèi)部主要提供了兩個(gè)方法，分別返回讀鎖和寫鎖 。
public interface ReadWriteLock { //獲取讀鎖 Lock readLock(); //獲取寫鎖 Lock writeLock();}讀寫鎖的使用方式如下所示：
private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();Lock readLock = readWriteLock.readLock();readLock.lock();try { // TODO 查詢共享數(shù)據(jù)} finally { readLock.unlock();}Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();writeLock.lock();try { // TODO 修改共享數(shù)據(jù)} finally { writeLock.unlock();}下面的代碼展示如何使用 ReadWriteLock 線程安全的使用 HashMap :
import java.util.HashMap;import java.util.Map;import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;public class ReadWriteLockCache { // 創(chuàng)建一個(gè) HashMap 來(lái)存儲(chǔ)緩存的數(shù)據(jù) private Map<String, String> map = new HashMap<>(); // 創(chuàng)建讀寫鎖對(duì)象 private ReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock(); // 放對(duì)象方法：向緩存中添加一個(gè)鍵值對(duì) public void put(String key, String value) { // 獲取寫鎖，以確保當(dāng)前操作是獨(dú)占的 rw.writeLock().lock(); try { // 執(zhí)行寫操作，將鍵值對(duì)放入 map map.put(key, value); } finally { // 釋放寫鎖 rw.writeLock().unlock(); } } // 取對(duì)象方法：從緩存中獲取一個(gè)值 public String get(String key) { // 獲取讀鎖，允許并發(fā)讀操作 rw.readLock().lock(); try { // 執(zhí)行讀操作，從 map 中獲取值 return map.get(key); } finally { // 釋放讀鎖 rw.readLock().unlock(); } }}使用讀寫鎖操作 HashMap 是一個(gè)非常經(jīng)典的技巧，消息中間件 RockeMQ NameServer （名字服務(wù)）保存和查詢路由信息都是通過(guò)這種技巧實(shí)現(xiàn)的。
另外，讀寫鎖可以操作多個(gè) HashMap ，相比 ConcurrentHashMap 而言，ReadWriteLock 可以控制緩存對(duì)象的顆粒度，具備更大的靈活性。
如下代碼，當(dāng)我們多線程使用 userMap 時(shí)，
static Map<Long, User> userMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Long, User>());進(jìn)入 synchronizedMap 方法：
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) { return new SynchronizedMap<>(m);}
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SynchronizedMap 內(nèi)部包含一個(gè)對(duì)象鎖 Object mutex ，它本質(zhì)上是一個(gè)包裝類，將 HashMap 的讀寫操作重新實(shí)現(xiàn)了一次，我們看到每次讀寫時(shí)，都會(huì)用 synchronized 關(guān)鍵字來(lái)保證操作的線程安全。
雖然 Collections.synchronizedMap 這種技巧使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但是我們需要理解它的每次讀寫都會(huì)加鎖，性能并不會(huì)特別好。
這篇文章，筆者總結(jié)了四種線程安全的使用 HashMap 的技巧。
1）方法內(nèi)部：每個(gè)線程創(chuàng)建單獨(dú)的 HashMap
這是我們使用最普遍，也是非常可靠的方式。每個(gè)線程在方法體內(nèi)部創(chuàng)建HashMap 實(shí)例，在多線程環(huán)境下，不需要對(duì) HashMap 進(jìn)行任何同步操作。
2） 配置數(shù)據(jù)：初始化單線程寫，后續(xù)只提供讀
中間件在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)讀取配置文件，將配置數(shù)據(jù)寫入到 HashMap 中，主線程寫完之后，以后不會(huì)再有寫入操作，其他的線程可以讀取，不會(huì)產(chǎn)生線程安全問(wèn)題。
3）讀寫鎖：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥
讀寫鎖是一把鎖分為兩部分：讀鎖和寫鎖，其中讀鎖允許多個(gè)線程同時(shí)獲得，而寫鎖則是互斥鎖。
它的規(guī)則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。
使用讀寫鎖操作 HashMap 是一個(gè)非常經(jīng)典的技巧，消息中間件 RockeMQ NameServer （名字服務(wù)）保存和查詢路由信息都是通過(guò)這種技巧實(shí)現(xiàn)的。
4）Collections.synchronizedMap : 讀寫均加鎖
Collections.synchronizedMap 方法使用了裝飾器模式為線程不安全的 HashMap 提供了一個(gè)線程安全的裝飾器類 SynchronizedMap。
通過(guò) SynchronizedMap 來(lái)間接的保證對(duì) HashMap 的操作是線程安全，而 SynchronizedMap 底層也是通過(guò) synchronized 關(guān)鍵字來(lái)保證操作的線程安全。
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