Java ConcurrentHashMap

Java ConcurrentHashMap

В этом руководстве мы узнаем о классе Java ConcurrentHashMap и его операциях с помощью примеров.

ConcurrentHashMap класс платформы коллекций Java предоставляет поточно-ориентированную карту. То есть несколько потоков могут одновременно обращаться к карте, не влияя на согласованность записей в карте.

Он реализует интерфейс ConcurrentMap.

<час>

Создать ConcurrentHashMap

Чтобы создать параллельную хэш-карту, мы должны импортировать java.util.concurrent.ConcurrentHashMap пакет первый. Как только мы импортируем пакет, вот как мы можем создавать параллельные хэш-карты в Java.

// ConcurrentHashMap with capacity 8 and load factor 0.6
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers = new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6f);

В приведенном выше коде мы создали параллельную хэш-карту с именем numbers. .

Здесь

• Ключ - уникальный идентификатор, используемый для связывания каждого элемента (значения) на карте
• Значение - элементы, связанные ключами на карте

Обратите внимание на часть new ConcurrentHashMap<>(8, 0.6) . Здесь первым параметром является вместимость. а второй параметр — коэффициент нагрузки. .

• вместимость - Емкость этой карты 8. Это означает, что она может хранить 8 записей.
• коэффициент нагрузки - Коэффициент загрузки этой карты 0,6. Это означает, что всякий раз, когда наша хеш-таблица заполняется на 60 %, записи перемещаются в новую хэш-таблицу, размер которой вдвое превышает размер исходной хеш-таблицы.

Емкость и коэффициент загрузки по умолчанию

Можно создать параллельную хэш-карту без определения ее емкости и коэффициента загрузки. Например,

// ConcurrentHashMap with default capacity and load factor
ConcurrentHashMap<Key, Value> numbers1 = new ConcurrentHashMap<>();

По умолчанию

• вместимость карты будет 16
• коэффициент загрузки будет 0,75

<час>

Создание ConcurrentHashMap из других карт

Вот как мы можем создать параллельную хэш-карту, содержащую все элементы других карт.

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.HashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // Creating a hashmap of even numbers
        HashMap<String, Integer> evenNumbers = new HashMap<>();
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);
        System.out.println("HashMap: " + evenNumbers);

        // Creating a concurrent hashmap from other map
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>(evenNumbers);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

Вывод

HashMap: {Four=4, Two=2}
ConcurrentHashMap: {Four=4, Two=2, Three=3}

<час>

Методы ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap класс предоставляет методы, которые позволяют нам выполнять различные операции на карте.

<час>

Вставить элементы в ConcurrentHashMap

• put() - вставляет указанное сопоставление ключа/значения в карту
• putAll() - вставляет все записи из указанной карты в эту карту
• putIfAbsent() - вставляет указанное сопоставление ключа/значения в карту, если указанный ключ отсутствует в карте

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating ConcurrentHashMap of even numbers
        ConcurrentHashMap<String, Integer> evenNumbers = new ConcurrentHashMap<>();

        // Using put()
        evenNumbers.put("Two", 2);
        evenNumbers.put("Four", 4);

        // Using putIfAbsent()
        evenNumbers.putIfAbsent("Six", 6);
        System.out.println("ConcurrentHashMap of even numbers: " + evenNumbers);

        //Creating ConcurrentHashMap of numbers
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);

        // Using putAll()
        numbers.putAll(evenNumbers);
        System.out.println("ConcurrentHashMap of numbers: " + numbers);
    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap of even numbers: {Six=6, Four=4, Two=2}
ConcurrentHashMap of numbers: {Six=6, One=1, Four=-4, Two=2}

<час>

Доступ к элементам ConcurrentHashMap

<сильный>1. Использование entrySet(), keySet() и values()

• entrySet() - возвращает набор всех сопоставлений ключ/значение карты
• keySet() - возвращает набор всех ключей карты
• values() - возвращает набор всех значений карты

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();

        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using entrySet()
        System.out.println("Key/Value mappings: " + numbers.entrySet());

        // Using keySet()
        System.out.println("Keys: " + numbers.keySet());

        // Using values()
        System.out.println("Values: " + numbers.values());
    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Key/Value mappings: [One=1, Two=2, Three=3]
Keys: [One, Two, Three]
Values: [1, 2, 3]

<сильный>2. Использование get() и getOrDefault()

• get() - Возвращает значение, связанное с указанным ключом. Возвращает null если ключ не найден.
• getOrDefault() - Возвращает значение, связанное с указанным ключом. Возвращает указанное значение по умолчанию, если ключ не найден.

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using get()
        int value1 = numbers.get("Three");
        System.out.println("Using get(): " + value1);

        // Using getOrDefault()
        int value2 = numbers.getOrDefault("Five", 5);
        System.out.println("Using getOrDefault(): " + value2);
    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Using get(): 3
Using getOrDefault(): 5

<час>

Удалить элементы ConcurrentHashMap

• remove(key) - возвращает и удаляет запись, связанную с указанным ключом, с карты
• remove(key, value) - удаляет запись с карты, только если указанный ключ сопоставлен с указанным значением и возвращает логическое значение

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // remove method with single parameter
        int value = numbers.remove("Two");
        System.out.println("Removed value: " + value);

        // remove method with two parameters
        boolean result = numbers.remove("Three", 3);
        System.out.println("Is the entry {Three=3} removed? " + result);

        System.out.println("Updated ConcurrentHashMap: " + numbers);
    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Removed value: 2
Is the entry {Three=3} removed? True
Updated ConcurrentHashMap: {One=1}

<час>

Массовые операции ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap класс предоставляет различные массовые операции, которые можно безопасно применять к параллельным картам.

1. Метод forEach()

forEach() метод перебирает наши записи и выполняет указанную функцию.

Он включает два параметра.

• Порог параллелизма - Указывает, через какое количество элементов операции на карте выполняются параллельно.
• трансформер – Это преобразует данные до того, как данные будут переданы в указанную функцию.

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // forEach() without transformer function
        numbers.forEach(4, (k, v) -> System.out.println("key: " + k + " value: " + v));

        // forEach() with transformer function
        System.out.print("Values are ");
        numbers.forEach(4, (k, v) -> v, (v) -> System.out.print(v + ", "));
    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One = 1, Two = 2, Three = 3}
key: One value: 1
key: Two value: 2
key: Three value: 3
Values are 1, 2, 3,

В приведенной выше программе мы использовали параллельный порог 4. . Это означает, что если карта содержит 4 записи, операция будет выполняться параллельно.

Вариант метода forEach()

• forEachEntry() - выполняет указанную функцию для каждой записи
• forEachKey() - выполняет указанную функцию для каждой клавиши
• forEachValue() - выполняет указанную функцию для каждого значения

<час>

2. Метод поиска()

search() метод ищет карту на основе указанной функции и возвращает совпадающую запись.

Здесь указанная функция определяет, какую запись следует искать.

Он также включает необязательный параметр parallelThreshold. . Порог параллелизма указывает, после какого количества элементов на карте операция выполняется параллельно.

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using search()
        String key = numbers.search(4, (k, v) -> {return v == 3 ? k: null;});
        System.out.println("Searched value: " + key);

    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Searched value: Three

Варианты метода search()

• searchEntries() - функция поиска применяется к сопоставлениям ключ/значение
• searchKeys() - функция поиска применяется только к ключам
• searchValues() - функция поиска применяется только к значениям

<час>

3. Метод уменьшения()

reduce() метод накапливает (собирает вместе) каждую запись на карте. Это можно использовать, когда нам нужны все записи для выполнения общей задачи, например добавления всех значений карты.

Он включает два параметра.

• Порог параллелизма – Указывает, после скольких элементов операции на карте выполняются параллельно.
• трансформер – Это преобразует данные до того, как данные будут переданы в указанную функцию.

Например,

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

class Main {
    public static void main(String[] args) {

        ConcurrentHashMap<String, Integer> numbers = new ConcurrentHashMap<>();
        numbers.put("One", 1);
        numbers.put("Two", 2);
        numbers.put("Three", 3);
        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + numbers);

        // Using search()
        int sum = numbers.reduce(4, (k, v) -> v, (v1, v2) -> v1 + v2);
        System.out.println("Sum of all values: " + sum);

    }
}

Вывод

ConcurrentHashMap: {One=1, Two=2, Three=3}
Sum of all values: 6

В приведенной выше программе обратите внимание на оператор

numbers.reduce(4, (k, v) -> v, (v1, v2) -> v1+v2);

Здесь

• 4 – параллельный порог.
• (k, v) -> v является функцией преобразователя. Он преобразует сопоставления "ключ-значение" только в значения.
• (v1, v2) -> v1+v2 является редукционной функцией. Он собирает все значения и добавляет все значения.

Варианты метода reduce()

• reduceEntries() - возвращает результат сбора всех записей с помощью указанной функции редуктора
• reduceKeys() - возвращает результат сбора всех ключей с помощью указанной функции редуктора
• reduceValues() - возвращает результат сбора всех значений с помощью указанной функции редуктора

<час>

ConcurrentHashMap и HashMap

Вот некоторые различия между ConcurrentHashMap и HashMap,

• ConcurrentHashMap является поточно-ориентированным коллекция. То есть несколько потоков могут одновременно обращаться к нему и изменять его.
• ConcurrentHashMap предоставляет методы для массовых операций, таких как forEach() , search() и reduce() .

<час>

Почему ConcurrentHashMap?

• ConcurrentHashMap class позволяет нескольким потокам одновременно обращаться к своим записям.
• По умолчанию параллельная хеш-карта разделена на 16 сегментов. . По этой причине 16 потокам разрешено одновременно изменять карту. Однако одновременно к карте может обращаться любое количество потоков.
• putIfAbsent() метод не переопределит запись в карте, если указанный ключ уже существует.
• Он обеспечивает собственную синхронизацию.