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(chuàng)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(chuàng)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(huán)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(xù)只提供讀

系統(tǒng)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(xù)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(guī)則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業(yè)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：

1. 創(chuàng)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();

2. 讀取共享數據 ；

Lock readLock = readWriteLock.readLock();
readLock.lock();
try {
   // TODO 查詢共享數據
} finally {
   readLock.unlock();
}

3. 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(chuàng)建一個 HashMap 來存儲緩存的數據
    private Map<String, String> map = new HashMap<>();

    // 創(chuàng)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(zhí)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(fā)讀操作
        rw.readLock().lock();
        try {
            // 執(zhí)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(chuàng)建單獨的 HashMap

這是我們使用最普遍，也是非?？煽康姆绞健Ｃ總€線程在方法體內部創(chuàng)建HashMap 實例，在多線程環(huán)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(xù)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(guī)則是：讀讀不互斥，讀寫互斥，寫寫互斥，適用于讀多寫少的業(yè)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。