ConcurrentHashMap(簡稱CHM)是在Java 1.5作爲Hashtable的替代選擇新引入的，是concurrent包的重要成員。在Java 1.5之前，如果想要實現一個可以在多線程和併發的程序中安全使用的Map,只能在HashTable和synchronized Map中選擇，因爲HashMap並不是線程安全的。但再引入了CHM之後，我們有了更好的選擇。CHM不但是線程安全的，而且比HashTable和synchronizedMap的性能要好。相對於HashTable和synchronizedMap鎖住了整個Map，CHM只鎖住部分Map。CHM允許併發的讀操作，同時通過同步鎖在寫操作時保持數據完整性。我們已經在Top 5 Java Concurrent Collections from JDK 5 and 6中學習了CHM的基礎知識，在這篇博客中我將介紹以下幾點：
- CHM在Java中如何實現的
- 什麼情況下應該使用CHM
- 在Java中使用CHM的例子
- CHM的一些重要特性
Java中ConcurrentHashMap的實現
CHM引入了分割，並提供了HashTable支持的所有的功能。在CHM中，支持多線程對Map做讀操作，並且不需要任何的blocking。這得益於CHM將Map分割成了不同的部分，在執行更新操作時只鎖住一部分。根據默認的併發級別(concurrency level)，Map被分割成16個部分，並且由不同的鎖控制。這意味着，同時最多可以有16個寫線程操作Map。試想一下，由只能一個線程進入變成同時可由16個寫線程同時進入(讀線程幾乎不受限制)，性能的提升是顯而易見的。但由於一些更新操作，如put(),remove(),putAll(),clear()只鎖住操作的部分，所以在檢索操作不能保證返回的是最新的結果。
另一個重要點是在迭代遍歷CHM時，keySet返回的iterator是弱一致和fail-safe的，可能不會返回某些最近的改變，並且在遍歷過程中，如果已經遍歷的數組上的內容變化了，不會拋出ConcurrentModificationExceptoin的異常。
CHM默認的併發級別是16，但可以在創建CHM時通過構造函數改變。毫無疑問，併發級別代表着併發執行更新操作的數目，所以如果只有很少的線程會更新Map，那麼建議設置一個低的併發級別。另外，CHM還使用了ReentrantLock來對segments加鎖。
Java中ConcurrentHashMap putifAbsent方法的例子
很多時候我們希望在元素不存在時插入元素，我們一般會像下面那樣寫代碼
synchronized(map){
if (map.get(key) == null){
return map.put(key, value);
} else{
return map.get(key);
}
}上面這段代碼在HashMap和HashTable中是好用的，但在CHM中是有出錯的風險的。這是因爲CHM在put操作時並沒有對整個Map加鎖，所以一個線程正在put(k,v)的時候，另一個線程調用get(k)會得到null，這就會造成一個線程put的值會被另一個線程put的值所覆蓋。當然，你可以將代碼封裝到synchronized代碼塊中，這樣雖然線程安全了，但會使你的代碼變成了單線程。CHM提供的putIfAbsent(key,value)方法原子性的實現了同樣的功能，同時避免了上面的線程競爭的風險。
什麼時候使用ConcurrentHashMap
CHM適用於讀者數量超過寫者時，當寫者數量大於等於讀者時，CHM的性能是低於Hashtable和synchronized Map的。這是因爲當鎖住了整個Map時，讀操作要等待對同一部分執行寫操作的線程結束。CHM適用於做cache,在程序啓動時初始化，之後可以被多個請求線程訪問。正如Javadoc說明的那樣，CHM是HashTable一個很好的替代，但要記住，CHM的比HashTable的同步性稍弱。
總結
現在我們知道了什麼是ConcurrentHashMap和什麼時候該用ConcurrentHashMap，下面我們來複習一下CHM的一些關鍵點。
- CHM允許併發的讀和線程安全的更新操作
- 在執行寫操作時，CHM只鎖住部分的Map
- 併發的更新是通過內部根據併發級別將Map分割成小部分實現的
- 高的併發級別會造成時間和空間的浪費，低的併發級別在寫線程多時會引起線程間的競爭
- CHM的所有操作都是線程安全
- CHM返回的迭代器是弱一致性，fail-safe並且不會拋出
- ConcurrentModificationException異常
- CHM不允許null的鍵值
- 可以使用CHM代替HashTable，但要記住CHM不會鎖住整個Map
以上就是Java中CHM的實現和使用場景
