ConcurrentHashMap简介说明

ConcurrentHashMap简介

`ConcurrentHashMap`是Java并发包(`java.util.concurrent`)中提供的一个线程安全哈希表实现
  它旨在高效地支持高并发环境下的读写操作
   同时保持较低的锁竞争
    从而提升性能

ConcurrentHashMap主要特点

1.线程安全：
   `ConcurrentHashMap`通过分段锁(在 Java 8 之前)
     或
	CAS(Compare-And-Swap)操作
	  (在 Java 8 及之后)来实现线程安全
	  允许多个线程同时进行读操作
	   并支持高并发的写操作。

2.高性能:
   相比于 `Hashtable`和
    同步包装`HashMap`，`ConcurrentHashMap`
	 在并发环境下具有更高的吞吐量和更低的延迟。
   使用细粒度的锁机制(如分段锁)
      或无锁算法(如 CAS)
	   减少锁竞争
	   提高并发性能

3.可扩展性:
   `ConcurrentHashMap`能够根据需要动态调整内部结构
     以适应不同的并发级别和数据量。

4.弱一致性迭代器:
   提供的迭代器是“弱一致性”的
     在迭代过程中
	  其他线程对`ConcurrentHashMap`修改
	   可能会被部分或全部反映出来
	    但不会抛出`ConcurrentModificationException`

ConcurrentHashMap中常见方法

• `put(K key, V value)`:
  • 将指定的键值对插入到 `ConcurrentHashMap` 中。
    如果键已存在，则更新其对应的值。

• `get(Object key)`:
  • 根据键获取对应的值。如果键不存在，返回 `null`。

• `remove(Object key)`:
  • 移除指定键及其对应的值。

• `containsKey(Object key)`:
  • 判断 `ConcurrentHashMap` 中是否包含指定的键。

• `size()`:
  • 返回 `ConcurrentHashMap` 中键值对的数量
     注意，在并发环境下，`size()` 的结果可能不是实时的精确值。

• `forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)`:
  • 对`ConcurrentHashMap`中每个键值对执行指定的操作

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ConcurrentHashMap 实例
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

        // 添加键值对
        map.put("Alice", 25);
        map.put("Bob", 30);
        map.put("Charlie", 35);

        // 获取值
        System.out.println("Alice 的年龄: " + map.get("Alice")); // 输出: Alice 的年龄: 25

        // 更新值
        map.put("Bob", 31);
        System.out.println("更新后 Bob 的年龄: " + map.get("Bob")); // 输出: 更新后 Bob 的年龄: 31

        // 移除键值对
        map.remove("Charlie");
        System.out.println("移除 Charlie 后的大小: " + map.size()); // 输出: 移除 Charlie 后的大小: 2

        // 遍历所有键值对
        map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + " -> " + value));
        // 输出:
        // Alice -> 25
        // Bob -> 31
    }
}

Java 8及其以后版本 ConcurrentHashMap的底层实现改进说明

Java 8 对 `ConcurrentHashMap`进行许多优化和改进
  包括：
	引入红黑树:
	   当链表长度超过一定阈值时
	    链表会转换为红黑树
		 以提高查找效率。
	增强方法:
	   新增如 `compute()`
        	   `merge()`
			   `forEachKey()`
			   `reduce()` 等方法
	   使得操作更加灵活和高效。
	无锁算法:
	   更多地使用CAS 操作
	   减少锁的使用
	   提高并发性能

ConcurrentHashMap适用场景

需要在高并发环境下进行频繁的读写操作。
需要线程安全的键值对存储
  而不希望使用 `Hashtable` 
    或
  同步包装HashMap带来性能开销
需要对大规模数据进行高效的并发处理

ConcurrentHashMap注意事项

1.虽然`ConcurrentHashMap` 提供了高并发性能
  但在某些极端情况下（如大量写操作同时发生），仍可能遇到性能瓶颈。
    因此，在设计系统时，应根据具体需求进行性能测试和优化。

2.`ConcurrentHashMap`不支持 `null` 键和 `null` 值
    如果尝试插入 `null` 键或值，会抛出 `NullPointerException`。