如何線程安全的使用 HashMap
這篇文章，我們聊聊線程安全使用 HashMap 的四種技巧。
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1.方法內部：每個線程創建單獨的 HashMap
如下圖，tomcat 接收到到請求后，依次調用控制器 Controller、服務層 Service 、數據庫訪問層的相關方法。
每次訪問服務層方法 serviceMethod 時，都會在方法體內部創建一個單獨的 HashMap , 將相關請求參數拷貝到 HashMap 里，然后調用 DAO 方法進行數據庫操作。
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每個 HTTP 處理線程在服務層方法體內部都有自己的 HashMap 實例，在多線程環境下，不需要對 HashMap 進行任何同步操作。
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。
2.配置數據：初始化單線程寫，后續只提供讀
系統啟動之后，我們可以將配置數據加載到本地緩存 HashMap 里 ，這些配置信息初始化之后，就不需要寫入了，后續只提供讀操作。
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上圖中顯示一個非常簡單的配置類 SimpleConfig ，內部有一個 HashMap 對象 configMap 。構造函數調用初始化方法，初始化方法內部的邏輯是：將配置數據存儲到 HashMap 中。
SimpleConfig 類對外暴露了 getConfig 方法 ，當 main 線程初始化 SimpleConfig 對象之后，當其他線程調用 getConfig 方法時，因為只有讀，沒有寫操作，所以是線程安全的。
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，其中讀鎖允許多個線程同時獲得，而寫鎖則是互斥鎖。
它的規則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業務場景。
我們一般都使用 ReentrantReadWriteLock ，該類實現了 ReadWriteLock 。ReadWriteLock 接口也很簡單，其內部主要提供了兩個方法，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：
- 創建 ReentrantReadWriteLock 對象 , 當使用 ReadWriteLock 的時候，并不是直接使用，而是獲得其內部的讀鎖和寫鎖，然后分別調用 lock / unlock 方法 ;
private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();- 讀取共享數據 ；
Lock readLock = readWriteLock.readLock();
readLock.lock();
try {
// TODO 查詢共享數據
} finally {
readLock.unlock();
}- 寫入共享數據；
Lock writeLock = readWriteLock.writeLock();
writeLock.lock();
try {
// TODO 修改共享數據
} 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 {
// 創建一個 HashMap 來存儲緩存的數據
private Map<String, String> map = new HashMap<>();
// 創建讀寫鎖對象
private ReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
// 放對象方法：向緩存中添加一個鍵值對
public void put(String key, String value) {
// 獲取寫鎖，以確保當前操作是獨占的
rw.writeLock().lock();
try {
// 執行寫操作，將鍵值對放入 map
map.put(key, value);
} finally {
// 釋放寫鎖
rw.writeLock().unlock();
}
}
// 取對象方法：從緩存中獲取一個值
public String get(String key) {
// 獲取讀鎖，允許并發讀操作
rw.readLock().lock();
try {
// 執行讀操作，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 是一個非常經典的技巧，消息中間件 RockeMQ NameServer （名字服務）保存和查詢路由信息都是通過這種技巧實現的。
另外，讀寫鎖可以操作多個 HashMap ，相比 ConcurrentHashMap 而言，ReadWriteLock 可以控制緩存對象的顆粒度，具備更大的靈活性。
4.Collections.synchronizedMap : 讀寫均加鎖
如下代碼，當我們多線程使用 userMap 時，
static Map<Long, User> userMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Long, User>());進入 synchronizedMap 方法：
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
return new SynchronizedMap<>(m);
}
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SynchronizedMap 內部包含一個對象鎖 Object mutex ，它本質上是一個包裝類，將 HashMap 的讀寫操作重新實現了一次，我們看到每次讀寫時，都會用 synchronized 關鍵字來保證操作的線程安全。
雖然 Collections.synchronizedMap 這種技巧使用起來非常簡單，但是我們需要理解它的每次讀寫都會加鎖，性能并不會特別好。
5.總結
這篇文章，筆者總結了四種線程安全的使用 HashMap 的技巧。
1）方法內部：每個線程創建單獨的 HashMap
這是我們使用最普遍，也是非常可靠的方式。每個線程在方法體內部創建HashMap 實例，在多線程環境下，不需要對 HashMap 進行任何同步操作。
2） 配置數據：初始化單線程寫，后續只提供讀
中間件在啟動時，會讀取配置文件，將配置數據寫入到 HashMap 中，主線程寫完之后，以后不會再有寫入操作，其他的線程可以讀取，不會產生線程安全問題。
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，其中讀鎖允許多個線程同時獲得，而寫鎖則是互斥鎖。
它的規則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業務場景。
使用讀寫鎖操作 HashMap 是一個非常經典的技巧，消息中間件 RockeMQ NameServer （名字服務）保存和查詢路由信息都是通過這種技巧實現的。
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 提供了一個線程安全的裝飾器類 SynchronizedMap。
通過 SynchronizedMap 來間接的保證對 HashMap 的操作是線程安全，而 SynchronizedMap 底層也是通過 synchronized 關鍵字來保證操作的線程安全。
