前言
老王為何半夜慘叫？幾行代碼為何導致服務器爆炸？說好的線程安全為何還是出問題？讓我們一起收看今天的《走進IT》
正文
CurrentHashMap出現背景
說到ConcurrentHashMap的出現背景，還得從HashMap說起。
老王是某公司的苦逼Java開發，在互聯網行業中，業務總是迭代得非常快。體現在代碼中的話，就是v1.0的模塊是單線程執行的，這時候使用HashMap是一個不錯的選擇。然而到了v1.5的版本，為了性能考慮，老王覺得把這段代碼改成多線程會更有效率，那么說改就改，然后就愉快的發布上線了。
直到某天晚上，突然收到線上警報，服務器CPU占用100%。這時候驚醒起來一頓排查（百度，谷歌），結果發現原來是HashMap 在並發的環境下進行rehash的時候會造成鏈表的閉環，因此在進行get()操作的時候導致了CPU占用100%。喔，原來HashMap不是線程安全的類，在當前的業務場景中會有問題。那么你這時候又想到了Hashtable，沒錯，這是個線程安全的類，那我先用這個類替換不就行了，一頓commit，push，部署上去了，觀察了一段時間，完美~再也沒出現過類似的問題了。
但是好日子過的並不長久，運營的同事又找上門了，老王啊，XX功能怎么慢了這么多啊？這時候老王就納悶了，我沒改代碼啊？不就上次替換了一個Hashtable，難道這里會有效率的問題？然后又是一頓排查（百度、谷歌），我去，果不其然，原來它線程安全的原因是因為在方法上都加了synchronized，導致我們全部操作都串行化了，難怪這么慢。
經過了2次掉陷阱的經驗，這次的老王已經是非常謹慎的去尋求更好的解決方案了,這時他找到ConcurrentHashMap，而且為了避免再次掉坑他也去提前了解了實現原理，原來這個類是使用了Segment分段鎖，每一個Segment都有自己的鎖，這樣沖突的的范圍就變小了，效率也能提高不少。經過調研發現確實不錯，於是他就放心的把Hashtable給替換掉了，從此運營再也沒來吐槽了，老王又過上了幸福的日子。
經過一段時間緊張的業務開發，此時的項目已經去到了v2.0，之前的ConcurrentHashMap相關的代碼已經被改的面目全非，邏輯也復雜了很多，但項目還是按時順利的上線了。在項目在運行了一段時間以后，居然再次出現線程安全的問題，其根源竟然是ConcurrentHashMap，老王叕陷入了沉思...
為何會出問題?
拋開復雜的例子，我們用一個多線程並發獲取map中的值並加1，看看最后輸出的數字如何
public class CHMDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<String,Integer>(); map.put("key", 1); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100); for (int i = 0; i < 1000; i++) { executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { int key = map.get("key") + 1; //step 1 map.put("key", key);//step 2 } }); } Thread.sleep(3000); //模擬等待執行結束 System.out.println("------" + map.get("key") + "------"); executorService.shutdown(); } }
此時我們看看多次執行輸出的結果
------790------ ------825------ ------875------
通過觀察輸出結果可以發現，這段使用ConcurrentHashMap的代碼，產生了線程安全的問題。我們來分析一下為什么會發生這種情況。在step1跟step2中，都只是調用ConcurrentHashMap的方法，各自都是原子操作，是線程安全的。但是他們組合在一起的時候就會有問題了，A線程在進入方法后，通過map.get("key")拿到key的值，剛把這個值讀取出來還沒有加1的時候，線程B也進來了，那么這導致線程A和線程B拿到的key是一樣的。不僅僅是在
ConcurrentHashMap，在其他的線程安全的容器比如Vector之類的也會出現如此情況，所以在使用這些容器的時候還是不能大意。
如何解決？
1、可以用synchronized
synchronized(this){ //step1 //step2 }
但是用這種方法的話，我們要考慮一下效率的問題，會不會對當前的業務影響很大?
2、用原子類
public class CHMDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ConcurrentHashMap<String, AtomicInteger> map = new ConcurrentHashMap<String,AtomicInteger>(); AtomicInteger integer = new AtomicInteger(1); map.put("key", integer); ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100); for (int i = 0; i < 1000; i++) { executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { map.get("key").incrementAndGet(); } }); } Thread.sleep(3000); //模擬等待執行結束 System.out.println("------" + map.get("key") + "------"); executorService.shutdown(); } }
輸出
------1001------
此時的輸出結果就正確了，效率上也比第一種解決方案提高很多。
結語
人生處處是陷阱，寫代碼也是如此，多思考，多留心。
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