HashMap 多線程處理之 Fail-Fast機制:


Fail-Fast機制:

   我們知道java.util.HashMap不是線程安全的,因此如果在使用迭代器的過程中有其他線程修改了map,那么將拋出ConcurrentModificationException,這就是所謂fail-fast策略。

   這一策略在源碼中的實現是通過modCount域,modCount顧名思義就是修改次數,對HashMap內容的修改都將增加這個值,那么在迭代器初始化過程中會將這個值賦給迭代器的expectedModCount。

 

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  1. HashIterator() {  
  2.     expectedModCount = modCount;  
  3.     if (size > 0) { // advance to first entry  
  4.     Entry[] t = table;  
  5.     while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)  
  6.         ;  
  7.     }  
  8. }  

 

 

   在迭代過程中,判斷modCount跟expectedModCount是否相等,如果不相等就表示已經有其他線程修改了Map:

   注意到modCount聲明為volatile,保證線程之間修改的可見性。

 

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  1. final Entry<K,V> nextEntry() {     
  2.     if (modCount != expectedModCount)     
  3.         throw new ConcurrentModificationException();  

 

   在HashMap的API中指出:

   由所有HashMap類的“collection 視圖方法”所返回的迭代器都是快速失敗的:在迭代器創建之后,如果從結構上對映射進行修改,除非通過迭代器本身的 remove 方法,其他任何時間任何方式的修改,迭代器都將拋出ConcurrentModificationException。因此,面對並發的修改,迭代器很快就會完全失敗,而不冒在將來不確定的時間發生任意不確定行為的風險。

   注意,迭代器的快速失敗行為不能得到保證,一般來說,存在非同步的並發修改時,不可能作出任何堅決的保證。快速失敗迭代器盡最大努力拋出 ConcurrentModificationException。因此,編寫依賴於此異常的程序的做法是錯誤的,正確做法是:迭代器的快速失敗行為應該僅用於檢測程序錯誤。

 

JDK1.0引入了第一個關聯的集合類HashTable,它是線程安全的。HashTable的所有方法都是同步的。
JDK2.0引入了HashMap,它提供了一個不同步的基類和一個同步的包裝器synchronizedMap。synchronizedMap被稱為有條件的線程安全類。
JDK5.0util.concurrent包中引入對Map線程安全的實現ConcurrentHashMap,比起synchronizedMap,它提供了更高的靈活性。同時進行的讀和寫操作都可以並發地執行。

所以在開始的測試中,如果我們采用ConcurrentHashMap,它的表現就很穩定,所以以后如果使用Map實現本地緩存,為了提高並發時的穩定性,還是建議使用ConcurrentHashMap。


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另外,還有一個我們經常使用的ArrayList也是非線程安全的,網上看到的有一個解釋是這樣:
一個 ArrayList 類,在添加一個元素的時候,它可能會有兩步來完成:1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素;2. 增大 Size 的值。
在單線程運行的情況下,如果 Size = 0,添加一個元素后,此元素在位置 0,而且 Size=1;
而如果是在多線程情況下,比如有兩個線程,線程 A 先將元素存放在位置 0。但是此時 CPU 調度線程A暫停,線程 B 得到運行的機會。線程B也將元素放在位置0,(因為size還未增長),完了之后,兩個線程都是size++,結果size變成2,而只有items[0]有元素。
util.concurrent包也提供了一個線程安全的ArrayList替代者CopyOnWriteArrayList


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