Esempio reale

Un'applicazione web utilizza ConcurrentMap per memorizzare nella cache dati richiesti frequentemente come sessioni utente. Diversi thread possono aggiornare e leggere contemporaneamente i dati dalla mappa, garantendo accesso rapido e operazioni sicure.

Differenze rispetto ad altri tipi

Sicurezza in ambiente multi-thread: ConcurrentMap gestisce automaticamente la sincronizzazione degli accessi ai dati, mentre in una Map convenzionale questa operazione deve essere eseguita manualmente;
Efficienza: Consente di leggere e scrivere dati in parallelo senza bloccare l'intera struttura dati.

Implementazioni di ConcurrentMap

ConcurrentHashMap: Supporta in modo efficiente più thread suddividendo la mappa in segmenti (bucket), permettendo l'esecuzione parallela delle operazioni senza bloccare l'intera mappa.

Sintassi

Main.java


              1
            
ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();

ConcurrentHashMap in Java suddivide i dati in diversi bucket, ciascuno gestito da un monitor separato. Questa configurazione consente a diversi thread di modificare o leggere dati da bucket differenti simultaneamente, migliorando le prestazioni.

I thread possono accedere ai bucket in parallelo, riducendo i lock ed evitando data race.

Ogni bucket contiene record sotto forma di coppie chiave-valore, che possono essere organizzate come liste collegate.

ConcurrentSkipListMap: un'implementazione basata su skip-list che supporta l'ordinamento ordinato delle chiavi. Fornisce inserimento, eliminazione e accesso ai dati rapidi in un ambiente multithread.

Sintassi

Main.java


              1
            
ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentSkipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();

📝Inserimento: Quando un nuovo elemento viene aggiunto a ConcurrentSkipListMap, inizia dal livello più basso. Successivamente sale attraverso i livelli fino a essere posizionato dove le sue chiavi e valori sono nell'ordine corretto.

🔍Ricerca: Per trovare un elemento tramite chiave, ConcurrentSkipListMap parte dal nodo iniziale del livello più alto. Segue i puntatori fino a individuare un nodo con una chiave uguale o maggiore rispetto alla chiave di ricerca.

❌Eliminazione: Per eliminare un elemento da ConcurrentSkipListMap, viene prima rimosso dal livello più basso. Successivamente viene declassato attraverso i livelli fino a essere rimosso dal punto in cui le sue chiavi e valori sono ordinati correttamente.

Esempio di utilizzo di ConcurrentMap nel codice

Metodi principali

putIfAbsent(K key, V value): Aggiunge una coppia chiave-valore alla mappa solo se la chiave non è già presente.

Main.java


              123
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.putIfAbsent("a", 1); // Adds the pair ("a", 1) to the map, as "a" is not already present
map.putIfAbsent("a", 2); // Does not change the value, as "a" is already present in the map

remove(Object key, Object value): Rimuove la coppia chiave-valore se la chiave è associata al valore specificato.

Main.java


              1234
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.remove("a", 1); // Removes the pair ("a", 1), as "a" is mapped to value 1
map.remove("a", 2); // Does nothing, as "a" is not mapped to value 2

replace(K key, V value): Sostituisce la voce per una chiave solo se attualmente è associata a un valore.

Main.java


              1234
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.replace("a", 2); // Replaces the value 1 with 2 for key "a"
map.replace("b", 3); // Does nothing, as "b" is not present

compute(K key, BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction): Calcola un nuovo valore per la chiave specificata utilizzando la funzione di rimappatura fornita, che può comportare la creazione di un nuovo valore, la modifica o la rimozione del valore esistente.

Main.java


              1234
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.compute("a", (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1); // Increases the value for key "a" by 1
map.compute("b", (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1); // Sets the value to 1 for new key "b"

merge(K key, V value, BiFunction<? super V,? super V,? extends V> remappingFunction): Unisce il valore fornito con il valore esistente associato alla chiave utilizzando la funzione di rimappatura fornita, utile per aggregare i dati.

Main.java


              1234
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.merge("a", 2, Integer::sum); // Sums the current value (1) with the new value (2), resulting in 3
map.merge("b", 2, Integer::sum); // Sets the value to 2 for new key "b"

getOrDefault(Object key, V defaultValue) - restituisce il valore associato alla chiave specificata, oppure il valore predefinito se la chiave non è presente.

Main.java


              1234
            
ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
int value1 = map.getOrDefault("a", 0); // Returns 1, as "a" is present
int value2 = map.getOrDefault("b", 0); // Returns 0, as "b" is not present

😔 Limitazioni

Uno dei potenziali svantaggi è la instabilità dell'ordine, poiché alcune implementazioni potrebbero non garantire l'ordine degli elementi durante l'iterazione. Inoltre, può esserci un supporto limitato per alcune operazioni; ad esempio, aggiornamenti condizionali atomici potrebbero non essere completamente supportati in alcune implementazioni.

💪 Vantaggi

Dal lato positivo, l'elevata prestazione è un vantaggio chiave, rendendolo particolarmente adatto a scenari che coinvolgono operazioni intensive di lettura e scrittura. Offre inoltre facilità d'uso, riducendo significativamente la necessità di una gestione manuale della sincronizzazione in un ambiente multi-thread.

1. Qual è lo scopo di ConcurrentMap?

2. Quale delle seguenti è un'implementazione thread-safe di ConcurrentMap?

3. Come garantisce la thread-safety ConcurrentHashMap?

Tutto è chiaro?

Grazie per i tuoi commenti!

Sezione 2. Capitolo 5

Chieda ad AI

Chieda pure quello che desidera o provi una delle domande suggerite per iniziare la nostra conversazione

Suggested prompts:

What are some common use cases for ConcurrentMap in real-world applications?

Can you explain the difference between ConcurrentHashMap and ConcurrentSkipListMap?

How does ConcurrentMap ensure thread safety compared to a regular Map?

Awesome!

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Differenze rispetto ad altri tipi

Sicurezza in ambiente multi-thread: ConcurrentMap gestisce automaticamente la sincronizzazione degli accessi ai dati, mentre in una Map convenzionale questa operazione deve essere eseguita manualmente;
Efficienza: Consente di leggere e scrivere dati in parallelo senza bloccare l'intera struttura dati.

Implementazioni di ConcurrentMap

Sintassi

Main.java


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ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();

I thread possono accedere ai bucket in parallelo, riducendo i lock ed evitando data race.

Ogni bucket contiene record sotto forma di coppie chiave-valore, che possono essere organizzate come liste collegate.

Sintassi

Main.java


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ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentSkipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();

Esempio di utilizzo di ConcurrentMap nel codice

Metodi principali

putIfAbsent(K key, V value): Aggiunge una coppia chiave-valore alla mappa solo se la chiave non è già presente.

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.putIfAbsent("a", 1); // Adds the pair ("a", 1) to the map, as "a" is not already present
map.putIfAbsent("a", 2); // Does not change the value, as "a" is already present in the map

remove(Object key, Object value): Rimuove la coppia chiave-valore se la chiave è associata al valore specificato.

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.remove("a", 1); // Removes the pair ("a", 1), as "a" is mapped to value 1
map.remove("a", 2); // Does nothing, as "a" is not mapped to value 2

replace(K key, V value): Sostituisce la voce per una chiave solo se attualmente è associata a un valore.

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.replace("a", 2); // Replaces the value 1 with 2 for key "a"
map.replace("b", 3); // Does nothing, as "b" is not present

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.compute("a", (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1); // Increases the value for key "a" by 1
map.compute("b", (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1); // Sets the value to 1 for new key "b"

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.merge("a", 2, Integer::sum); // Sums the current value (1) with the new value (2), resulting in 3
map.merge("b", 2, Integer::sum); // Sets the value to 2 for new key "b"

getOrDefault(Object key, V defaultValue) - restituisce il valore associato alla chiave specificata, oppure il valore predefinito se la chiave non è presente.

Main.java


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ConcurrentMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
int value1 = map.getOrDefault("a", 0); // Returns 1, as "a" is present
int value2 = map.getOrDefault("b", 0); // Returns 0, as "b" is not present

Concurrentmap e le Sue Implementazioni

Esempio reale

Differenze rispetto ad altri tipi

Implementazioni di ConcurrentMap

Sintassi

Sintassi

Esempio di utilizzo di ConcurrentMap nel codice

Metodi principali

😔 Limitazioni

💪 Vantaggi

1. Qual è lo scopo di ConcurrentMap?

2. Quale delle seguenti è un'implementazione thread-safe di ConcurrentMap?

3. Come garantisce la thread-safety ConcurrentHashMap?

Awesome!

Concurrentmap e le Sue Implementazioni

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Differenze rispetto ad altri tipi

Implementazioni di ConcurrentMap

Sintassi

Sintassi

Esempio di utilizzo di ConcurrentMap nel codice

Metodi principali

😔 Limitazioni

💪 Vantaggi

1. Qual è lo scopo di ConcurrentMap?

2. Quale delle seguenti è un'implementazione thread-safe di ConcurrentMap?

3. Come garantisce la thread-safety ConcurrentHashMap?