Collections.synchronizedMap與ConcurrentHashMap
1.概述
在本教程中，我們將討論[Collections.synchronizedMap()](https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/docs/api/java.base/java/util/Collections.html#synchronizedMap(java.util.Map))和ConcurrentHashMap之間的區別.
另外，我們將查看每個讀寫操作的性能輸出。
2.差異
Collections.synchronizedMap()和ConcurrentHashMap都提供對數據集合的線程安全操作。
Collections實用程序類使用了多態算法對集合進行操作並返回包裝後的集合。它的synchronizedMap()方法提供線程安全功能。
顧名思義， synchronizedMap()返回一個同步的Map背靠的Map ，我們在參數提供。為了提供線程安全， synchronizedMap()允許通過返回的Map進行對備用Map所有訪問。
ConcurrentHashMap在JDK 1.5中引入，是對HashMap**的增強，它支持檢索和更新的高並發性**。 HashMap不是線程安全的，因此在線程爭用期間可能會導致錯誤的結果。
ConcurrentHashMap類是線程安全的。因此，多個線程可以在單個對像上運行而不會帶來複雜性。
在ConcurrentHashMap,讀取操作是非阻塞的，而寫入操作則鎖定特定的段或存儲段。默認存儲桶或併發級別是16，這意味著在鎖定段或存儲桶後，任何時刻都可以寫入16個線程。
2.1。 ConcurrentModificationException
對於像HashMap這樣的對象，不允許執行並發操作。因此，如果我們嘗試在迭代HashMap同時對其進行更新，則將收到ConcurrentModificationException 。使用synchronizedMap()時也會發生這種情況：
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void whenRemoveAndAddOnHashMap_thenConcurrentModificationError() {
Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "baeldung");
map.put(2, "HashMap");
Map<Integer, String> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);
Iterator<Entry<Integer, String>> iterator = synchronizedMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
synchronizedMap.put(3, "Modification");
iterator.next();
}
}但是， ConcurrentHashMap並非如此：
Map<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put(1, "baeldung");
map.put(2, "HashMap");
Iterator<Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
synchronizedMap.put(3, "Modification");
iterator.next()
}
Assert.assertEquals(3, map.size());2.2。 null支持
Collections.synchronizedMap()和ConcurrentHashMap不同的方式處理null鍵和值。
ConcurrentHashMap不允許在鍵或值中使用null ：
@Test(expected = NullPointerException.class)
public void allowNullKey_In_ConcurrentHasMap() {
Map<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put(null, 1);
}但是，使用Collections.synchronizedMap() ，是否支持null取決於輸入Map .當HashMap或LinkedHashMap,支持Collections.synchronizedMap()時，我們可以使用一個null作為鍵，並且可以使用任意數量的null值LinkedHashMap,而如果使用TreeMap ，則可以使用null值，但不能使用null鍵。
斷言我們可以對HashMap支持的Collections.synchronizedMap()使用null鍵：
Map<String, Integer> map = Collections
.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>());
map.put(null, 1);
Assert.assertTrue(map.get(null).equals(1));同樣，我們可以驗證Collections.synchronizedMap()和ConcurrentHashMap值中的null支持。
3.性能比較
讓我們比較ConcurrentHashMap和Collections.synchronizedMap().的性能Collections.synchronizedMap().在這種情況下，我們使用開源框架Java Microbenchmark Harness（JMH）來比較方法的性能（以納秒為單位） 。
我們對這些地圖上的隨機讀寫操作進行了比較。讓我們快速看一下我們的JMH基準代碼：
@Benchmark
public void randomReadAndWriteSynchronizedMap() {
Map<String, Integer> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Integer>());
performReadAndWriteTest(map);
}
@Benchmark
public void randomReadAndWriteConcurrentHashMap() {
Map<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
performReadAndWriteTest(map);
}
private void performReadAndWriteTest(final Map<String, Integer> map) {
for (int i = 0; i < TEST_NO_ITEMS; i++) {
Integer randNumber = (int) Math.ceil(Math.random() * TEST_NO_ITEMS);
map.get(String.valueOf(randNumber));
map.put(String.valueOf(randNumber), randNumber);
}
}
我們使用5個迭代和10個線程處理1,000個項目來運行性能基準。讓我們看一下基準測試結果：
Benchmark Mode Cnt Score Error Units
MapPerformanceComparison.randomReadAndWriteConcurrentHashMap avgt 100 3061555.822 ± 84058.268 ns/op
MapPerformanceComparison.randomReadAndWriteSynchronizedMap avgt 100 3234465.857 ± 60884.889 ns/op
MapPerformanceComparison.randomReadConcurrentHashMap avgt 100 2728614.243 ± 148477.676 ns/op
MapPerformanceComparison.randomReadSynchronizedMap avgt 100 3471147.160 ± 174361.431 ns/op
MapPerformanceComparison.randomWriteConcurrentHashMap avgt 100 3081447.009 ± 69533.465 ns/op
MapPerformanceComparison.randomWriteSynchronizedMap avgt 100 3385768.422 ± 141412.744 ns/op以上結果表明**ConcurrentHashMap性能優於****Collections.synchronizedMap()** 。
4.何時使用
當數據一致性至關重要時，我們應該偏愛Collections.synchronizedMap() ；對於寫操作比讀操作多的關鍵性能應用程序，我們應該選擇ConcurrentHashMap 。
5.結論
在本文中，我們演示了ConcurrentHashMap和Collections.synchronizedMap()之間的區別。我們還使用簡單的JMH基準測試展示了兩者的性能。