Concurrentmap och dess implementationer
Exempel från verkligheten
En webbapplikation använder ConcurrentMap för att cachelagra ofta efterfrågad data såsom användarsessioner. Olika trådar kan samtidigt uppdatera och läsa data från mappen, vilket säkerställer snabb åtkomst och säkra operationer.
Skillnader från andra typer
- Säkerhet i en multitrådad miljö:
ConcurrentMaphanterar automatiskt synkronisering av dataåtkomst, medan denna uppgift i en konventionellMapmåste göras manuellt; - Effektivitet: Möjliggör läsning och skrivning av data parallellt utan att låsa hela datastrukturen.
Implementationer av ConcurrentMap
ConcurrentHashMap: Stöder effektivt flera trådar genom att dela upp mappen i segment (buckets), vilket möjliggör parallell körning av operationer utan att låsa hela mappen.
Syntax
Main.java
1ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
ConcurrentHashMap i Java delar upp data i flera hinkar, där varje hanteras av en separat monitor. Denna struktur möjliggör att olika trådar kan ändra eller läsa data från olika hinkar samtidigt, vilket förbättrar prestandan.
Trådar kan komma åt hinkar parallellt, vilket minskar lås och undviker datakonflikter.
Varje hink innehåller poster i form av nyckel-värde-par, som kan organiseras som länkade listor.
ConcurrentSkipListMap: En implementation baserad på skip-list som stöder sorterad nyckelordning. Ger snabb infogning, borttagning och åtkomst till data i en multitrådad miljö.
Syntax
Main.java
1ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentSkipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();
📝Infogning: När ett nytt objekt läggs till i ConcurrentSkipListMap börjar det på lägsta nivån. Det flyttas sedan uppåt genom nivåerna tills det placeras där dess nycklar och värden är i korrekt ordning.
🔍Sökning: För att hitta ett objekt via nyckel börjar ConcurrentSkipListMap vid huvudnoden på översta nivån. Den följer pekare tills den hittar en nod med en nyckel som är lika med eller större än söknyckeln.
❌Borttagning: För att ta bort ett objekt från ConcurrentSkipListMap tas det först bort från lägsta nivån. Det nedgraderas sedan genom nivåerna tills det tas bort från där dess nycklar och värden är korrekt ordnade.
Exempel på användning av ConcurrentMap i kod
Huvudsakliga metoder
putIfAbsent(K key, V value): Lägger till ett nyckel-värdepar i mappen endast om nyckeln inte redan finns.
Main.java
123ConcurrentMap<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): Tar bort nyckel-värde-paret om nyckeln är kopplad till det angivna värdet.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Ersätter posten för en nyckel endast om den för närvarande är kopplad till något värde.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Beräknar ett nytt värde för den angivna nyckeln med hjälp av den givna ombildningsfunktionen, vilket kan innebära att skapa ett nytt värde, modifiera eller ta bort det befintliga värdet.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Slår samman det angivna värdet med det befintliga värdet som är kopplat till nyckeln med hjälp av den tillhandahållna remapping-funktionen, vilket underlättar aggregering av data.
Main.java
1234ConcurrentMap<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) - returnerar värdet som är kopplat till den angivna nyckeln, eller standardvärdet om nyckeln inte finns.
Main.java
1234ConcurrentMap<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
😔 Begränsningar
En av de potentiella nackdelarna är instabil ordning, eftersom vissa implementationer kanske inte garanterar elementens ordning vid iteration. Dessutom kan det finnas begränsat stöd för vissa operationer; till exempel kan atomiska villkorliga uppdateringar sakna fullständigt stöd i vissa implementationer.
💪 Fördelar
På den positiva sidan är hög prestanda en viktig fördel, vilket gör det väl lämpat för scenarier med intensiva läs- och skrivoperationer. Det erbjuder också enkel användning, vilket avsevärt minskar behovet av manuell synkroniseringshantering i en multitrådad miljö.
1. Vad är syftet med ConcurrentMap?
2. Vilken av följande är en trådsäker implementation av ConcurrentMap?
3. Hur säkerställer ConcurrentHashMap trådsäkerhet?
Tack för dina kommentarer!
Fråga AI
Fråga AI
Fråga vad du vill eller prova någon av de föreslagna frågorna för att starta vårt samtal
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!
Completion rate improved to 3.33Concurrentmap och dess implementationer
Svep för att visa menyn
Exempel från verkligheten
En webbapplikation använder ConcurrentMap för att cachelagra ofta efterfrågad data såsom användarsessioner. Olika trådar kan samtidigt uppdatera och läsa data från mappen, vilket säkerställer snabb åtkomst och säkra operationer.
Skillnader från andra typer
- Säkerhet i en multitrådad miljö:
ConcurrentMaphanterar automatiskt synkronisering av dataåtkomst, medan denna uppgift i en konventionellMapmåste göras manuellt; - Effektivitet: Möjliggör läsning och skrivning av data parallellt utan att låsa hela datastrukturen.
Implementationer av ConcurrentMap
ConcurrentHashMap: Stöder effektivt flera trådar genom att dela upp mappen i segment (buckets), vilket möjliggör parallell körning av operationer utan att låsa hela mappen.
Syntax
Main.java
1ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
ConcurrentHashMap i Java delar upp data i flera hinkar, där varje hanteras av en separat monitor. Denna struktur möjliggör att olika trådar kan ändra eller läsa data från olika hinkar samtidigt, vilket förbättrar prestandan.
Trådar kan komma åt hinkar parallellt, vilket minskar lås och undviker datakonflikter.
Varje hink innehåller poster i form av nyckel-värde-par, som kan organiseras som länkade listor.
ConcurrentSkipListMap: En implementation baserad på skip-list som stöder sorterad nyckelordning. Ger snabb infogning, borttagning och åtkomst till data i en multitrådad miljö.
Syntax
Main.java
1ConcurrentMap<Integer, Integer> concurrentSkipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();
📝Infogning: När ett nytt objekt läggs till i ConcurrentSkipListMap börjar det på lägsta nivån. Det flyttas sedan uppåt genom nivåerna tills det placeras där dess nycklar och värden är i korrekt ordning.
🔍Sökning: För att hitta ett objekt via nyckel börjar ConcurrentSkipListMap vid huvudnoden på översta nivån. Den följer pekare tills den hittar en nod med en nyckel som är lika med eller större än söknyckeln.
❌Borttagning: För att ta bort ett objekt från ConcurrentSkipListMap tas det först bort från lägsta nivån. Det nedgraderas sedan genom nivåerna tills det tas bort från där dess nycklar och värden är korrekt ordnade.
Exempel på användning av ConcurrentMap i kod
Huvudsakliga metoder
putIfAbsent(K key, V value): Lägger till ett nyckel-värdepar i mappen endast om nyckeln inte redan finns.
Main.java
123ConcurrentMap<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): Tar bort nyckel-värde-paret om nyckeln är kopplad till det angivna värdet.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Ersätter posten för en nyckel endast om den för närvarande är kopplad till något värde.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Beräknar ett nytt värde för den angivna nyckeln med hjälp av den givna ombildningsfunktionen, vilket kan innebära att skapa ett nytt värde, modifiera eller ta bort det befintliga värdet.
Main.java
1234ConcurrentMap<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): Slår samman det angivna värdet med det befintliga värdet som är kopplat till nyckeln med hjälp av den tillhandahållna remapping-funktionen, vilket underlättar aggregering av data.
Main.java
1234ConcurrentMap<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) - returnerar värdet som är kopplat till den angivna nyckeln, eller standardvärdet om nyckeln inte finns.
Main.java
1234ConcurrentMap<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
😔 Begränsningar
En av de potentiella nackdelarna är instabil ordning, eftersom vissa implementationer kanske inte garanterar elementens ordning vid iteration. Dessutom kan det finnas begränsat stöd för vissa operationer; till exempel kan atomiska villkorliga uppdateringar sakna fullständigt stöd i vissa implementationer.
💪 Fördelar
På den positiva sidan är hög prestanda en viktig fördel, vilket gör det väl lämpat för scenarier med intensiva läs- och skrivoperationer. Det erbjuder också enkel användning, vilket avsevärt minskar behovet av manuell synkroniseringshantering i en multitrådad miljö.
1. Vad är syftet med ConcurrentMap?
2. Vilken av följande är en trådsäker implementation av ConcurrentMap?
3. Hur säkerställer ConcurrentHashMap trådsäkerhet?
Tack för dina kommentarer!
