java併發程式設計工具類JUC第八篇:ConcurrentHashMap

字母哥部落格發表於2021-06-17
Java程式設計HashMap

在之前的文章中已經為大家介紹了java併發程式設計的工具：BlockingQueue介面、ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue、BlockingDeque介面，本文為系列文章第八篇。

由於Java程式設計師常用的HashMap的操作方法不是同步的，所以在多執行緒環境下會導致存取運算元據不一致的問題，Map介面的另一個實現類Hashtable 雖然是執行緒安全的，但是在多執行緒下執行效率很低。為了解決這個問題，在java 1.5版本中引入了執行緒安全的集合類ConcurrentMap。

java.util.concurrent.ConcurrentMap介面是Java集合類框架提供的執行緒安全的map，這意味著多執行緒同時訪問它，不會影響map中每一條資料的一致性。ConcurrentMap介面有兩個實現類ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap，經常被使用的是ConcurrentHashMap，我們來重點關注它。

1.建立ConcurrentHashMap物件

通過下面的程式碼建立ConcurrentHashMap

// 建立容量為8，負載係數為0.6的ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers = new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6f);

使用上面的程式碼，我們建立一個叫做numbers的ConcurrentHashMap物件。

  • Key - 用於關聯Map中每個元素的唯一標識
  • Value - Map中每個元素，可以通過key值獲取value

需要我們特別注意的是new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6).

  • capacity容量 - 第一個參數列示這個map的容量是8，也就是說這個物件可以儲存8個鍵值對.
  • loadFactor負載因子 - 這個map物件的負載因子是 0.6. 這意味著，每當我們的雜湊表被填滿60%的時候，條目就會被移動到一個新的雜湊表，其容量大小是原來雜湊表的兩倍。

預設容量與負載因子
我們還可以通過下面的程式碼初始化一個ConcurrentHashMap物件，預設情況下capacity=16，loadFactor=0.75

ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers1 = new ConcurrentHashMap<>();

2.ConcurrentHashMap常用方法

2.1. 向ConcurrentHashMap插入元素

  • put(K,V) - 向map中插入key/value 鍵值對資料
  • putAll(map) - 把另一個map中的所有entries插入到當前的map中
  • putIfAbsent(K,V) - 向map中插入key/value 鍵值對資料，如果該鍵值對的key在map不存在則插入資料，否則不做操作。
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立ConcurrentHashMap 用於儲存偶數
        ConcurrentHashMap<String, Integer> evenNumbers = new ConcurrentHashMap<>();

        // 使用put()方法插入資料
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);

        // 使用putIfAbsent()插入資料
        evenNumbers.putIfAbsent("Six", 6);
        System.out.println("偶數集合ConcurrentHashMap: " + evenNumbers);

        //建立ConcurrentHashMap用於儲存整數
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);

        // 使用putAll()插入資料
        numbers.putAll(evenNumbers);
        System.out.println("整數集合ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

輸出結果：

偶數集合ConcurrentHashMap: {Six=6, Four=4, Two=2}
整數集合ConcurrentHashMap: {Six=6, One=1, Four=-4, Two=2}

2.2.批量獲取ConcurrentHashMap 元素

  • entrySet()- 獲取 map中key/value 鍵值對集合
  • keySet()- 獲取map中所有的key的集合
  • values()- 獲取map中所有的value的集合
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();

        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 獲取 map中key/value 鍵值對集合
        System.out.println("Key/Value mappings: " + numbers.entrySet());

        // 獲取map中所有的key的集合
        System.out.println("Keys: " + numbers.keySet());

        // 獲取map中所有的value的集合
        System.out.println("Values: " + numbers.values());
    }
}

輸出結果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Key/Value mappings: [One=1, Two=2, Three=3]
Keys: [One, Two, Three]
Values: [1, 2, 3]

2.3. 獲取指定Key元素的value值

  • get() - 獲取指定key元素的value值，如果key不存在返回null
  • getOrDefault() - 獲取指定key元素的value值，如果key不存在返回一個指定的預設值
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 獲取指定key元素的value值，如果key不存在返回null
        int value1 = numbers.get("Three");
        System.out.println("Using get(): " + value1);

        // 獲取指定key元素的value值，如果key不存在返回一個指定的預設值
        int value2 = numbers.getOrDefault("Five", 5);
        System.out.println("Using getOrDefault(): " + value2);
    }
}

輸出結果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Using get(): 3
Using getOrDefault(): 5

2.4.移除ConcurrentHashMap中的元素

  • remove(key) - 根據指定的key刪除map中的元素，並將該元素返回
  • remove(key, value) - 只有當map中存在指定的鍵對映到指定的值時，才會從map中刪除條目，並返回一個布林值。返回true表示刪除成功，否則表示map中沒有這個鍵值對。
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // 根據指定的key刪除map中的元素，並將該元素返回
        int value = numbers.remove("Two");
        System.out.println("Removed value: " + value);

        // 只有當map中存在指定的鍵對映到指定的值時，才會從map中刪除條目，並返回一個布林值。
        boolean result = numbers.remove("Three", 3);
        System.out.println("Is the entry {Three=3} removed? " + result);

        System.out.println("Updated ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

輸出結果

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Removed value: 2
Is the entry {Three=3} removed? True
Updated ConcurrentHashMap: {One=1}

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