java多線程map

⑴ java中幾種Map在什麼情況下使用，並簡單介紹原因及原理

一、Map用於保存具有映射關系的數據，Map里保存著兩組數據：key和value，它們都可以使任何引用類型的數據，但key不能重復。所以通過指定的key就可以取出對應的value。Map介面定義了如下常用的方法：
1、void clear():刪除Map中所以鍵值對。
2、boolean containsKey(Object key):查詢Map中是否包含指定key，如果包含則返回true。
3、boolean containsValue(Object value):查詢Map中是否包含指定value，如果包含則返回true。
4、Set entrySet():返回Map中所包含的鍵值對所組成的Set集合，每個集合元素都是Map.Entry對象(Entry是Map的內部類)。
5、Object get(Object key):返回指定key所對應的value，如Map中不包含key則返回null。
6、boolean isEmpty():查詢Map是否為空，如果空則返回true。
7、Set keySet():返回該Map中所有key所組成的set集合。
8、Object put(Object key,Object value):添加一個鍵值對，如果已有一個相同的key值則新的鍵值對覆蓋舊的鍵值對。
9、void putAll(Map m):將指定Map中的鍵值對復制到Map中。
10、Object remove(Object key):刪除指定key所對應的鍵值對，返回可以所關聯的value，如果key不存在，返回null。
11、int size():返回該Map里的鍵值對的個數。
12、Collection values():返回該Map里所有value組成的Collection。
Map中包含一個內部類：Entry。該類封裝了一個鍵值對，它包含了三個方法：
1、Object getKey():返回該Entry里包含的key值。
2、Object getValeu():返回該Entry里包含的value值。
3、Object setValue(V value):設置該Entry里包含的value值，並返回新設置的value值。

二、HashMap和Hashtable實現類：
1、HashMap與HashTable的區別：
1） 同步性：Hashtable是同步的，這個類中的一些方法保證了Hashtable中的對象是線程安全的。而HashMap則是非同步的，因此HashMap中的對象並不是線程安全的。因為同步的要求會影響執行的效率，所以如果你不需要線程安全的集合那麼使用HashMap是一個很好的選擇，這樣可以避免由於同步帶來的不必要的性能開銷，從而提高效率。
2） 值：HashMap可以讓你將空值作為一個表的條目的key或value，但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多隻有一個key值為null，但可以有無數多個value值為null。
2、性能：HashMap的性能最好，HashTable的性能是最差（因為它是同步的）
3、注意：
1）用作key的對象必須實現hashCode和equals方法。
2）不能保證其中的鍵值對的順序
3）盡量不要使用可變對象作為它們的key值。

三、LinkedHashMap：
它的父類是HashMap，使用雙向鏈表來維護鍵值對的次序，迭代順序與鍵值對的插入順序保持一致。LinkedHashMap需要維護元素的插入順序，so性能略低於HashMap，但在迭代訪問元素時有很好的性能，因為它是以鏈表來維護內部順序。

四、TreeMap:
Map介面派生了一個SortMap子介面，SortMap的實現類為TreeMap。TreeMap也是基於紅黑樹對所有的key進行排序，有兩種排序方式：自然排序和定製排序。Treemap的key以TreeSet的形式存儲，對key的要求與TreeSet對元素的要求基本一致。
1、Map.Entry firstEntry():返回最小key所對應的鍵值對，如Map為空，則返回null。
2、Object firstKey():返回最小key，如果為空，則返回null。
3、Map.Entry lastEntry():返回最大key所對應的鍵值對，如Map為空，則返回null。
4、Object lastKey():返回最大key，如果為空，則返回null。
5、Map.Entry higherEntry(Object key):返回位於key後一位的鍵值對，如果為空，則返回null。
6、Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位於key前一位的鍵值對，如果為空，則返回null。
7、Object lowerKey(Object key):返回位於key前一位key值，如果為空，則返回null。
8、NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInciusive):返回該Map的子Map，其key范圍從fromKey到toKey。
9、SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey );返回該Map的子Map，其key范圍從fromkey（包括）到tokey（不包括）。
10、SortMap tailMap（Object fromkey ,boolean inclusive）:返回該Map的子Map，其key范圍大於fromkey（是否包括取決於第二個參數）的所有key。
11、 SortMap headMap（Object tokey ,boolean inclusive）:返回該Map的子Map，其key范圍小於tokey（是否包括取決於第二個參數）的所有key。

五、WeakHashMap：
WeakHashMap與HashMap的用法基本相同，區別在於：後者的key保留對象的強引用，即只要HashMap對象不被銷毀，其對象所有key所引用的對象不會被垃圾回收，HashMap也不會自動刪除這些key所對應的鍵值對對象。但WeakHashMap的key所引用的對象沒有被其他強引用變數所引用，則這些key所引用的對象可能被回收。WeakHashMap中的每個key對象保存了實際對象的弱引用，當回收了該key所對應的實際對象後，WeakHashMap會自動刪除該key所對應的鍵值對。

六、IdentityHashMap類：
IdentityHashMap與HashMap基本相似，只是當兩個key嚴格相等時，即key1==key2時，它才認為兩個key是相等的 。IdentityHashMap也允許使用null，但不保證鍵值對之間的順序。

七、EnumMap類：
1、EnumMap中所有key都必須是單個枚舉類的枚舉值，創建EnumMap時必須顯示或隱式指定它對應的枚舉類。
2、EnumMap根據key的自然順序，即枚舉值在枚舉類中定義的順序，來維護鍵值對的次序。
3、EnumMap不允許使用null作為key值，但value可以。

⑵ HashMap為什麼不安全

我們都知道HashMap是線程不安全的，在多線程環境中不建議使用，但是其線程不安全主要體現在什麼地方呢，本文將對該問題進行解密。

1.jdk1.7中的HashMap

在jdk1.8中對HashMap做了很多優化，這里先分析在jdk1.7中的問題，相信大家都知道在jdk1.7多線程環境下HashMap容易出現死循環，這里我們先用代碼來模擬出現死循環的情況：

publicclassHashMapTest{publicstaticvoidmain(String[]args){HashMapThreadthread0=newHashMapThread();HashMapThreadthread1=newHashMapThread();HashMapThreadthread2=newHashMapThread();HashMapThreadthread3=newHashMapThread();HashMapThreadthread4=newHashMapThread();thread0.start();thread1.start();thread2.start();thread3.start();thread4.start();}}{privatestaticAtomicIntegerai=newAtomicInteger();privatestaticMapmap=newHashMap<>();@Overridepublicvoidrun(){while(ai.get()<1000000){map.put(ai.get(),ai.get());ai.incrementAndGet();}}}

上述代碼比較簡單，就是開多個線程不斷進行put操作，並且HashMap與AtomicInteger都是全局共享的。

在多運行幾次該代碼後，出現如下死循環情形：

2.jdk1.8中HashMap

在jdk1.8中對HashMap進行了優化，在發生hash碰撞，不再採用頭插法方式，而是直接插入鏈表尾部，因此不會出現環形鏈表的情況，但是在多線程的情況下仍然不安全，這里我們看jdk1.8中HashMap的put操作源碼：

這是jdk1.8中HashMap中put操作的主函數， 注意第6行代碼，如果沒有hash碰撞則會直接插入元素。

如果線程A和線程B同時進行put操作，剛好這兩條不同的數據hash值一樣，並且該位置數據為null，所以這線程A、B都會進入第6行代碼中。

假設一種情況，線程A進入後還未進行數據插入時掛起，而線程B正常執行，從而正常插入數據，然後線程A獲取CPU時間片，此時線程A不用再進行hash判斷了，問題出現：線程A會把線程B插入的數據給覆蓋，發生線程不安全。

總結

首先HashMap是線程不安全的，其主要體現：